Ущільнення кільцями
Кільця з круглим перетином (O-Ring) - це, найбільш поширені елементи ущільнювачів для різних секторів промисловості, вони використовуються для ущільнення в гідравлічних і пневматичних, а також, паливних, мастильних системах. При певних умовах можливе їх застосування в якості динамічних ущільнюючих елементів при зворотно-поступальному, обертальному та коливальному русі.
Розміри кільця O-Ring визначаються внутрішнім діаметром d1 і товщиною кільця d2. Ці величини характеризують кільця O-Ring. Позначення кільця О-Ring зі стандартного матеріалу з внутрішнім діаметром d1 20,2 мм і товщиною 3 мм: O-Ring 20,2-3 72NBR872.
Зміст
Робота ущільнення
Ущільнена дія кільця круглого перетину ISC заснована на радіальній зміні форми його перетину в зібраному стані. Ця зміна форми досягається завдяки відповідній конструкції монтажного пристрою. Виникає при цьому сила реакції, яка створює необхідне для ущільнення притискне зусилля, яке додатково підтримується тиском середовища.
Статичне ущільнення
Кільця круглого перетину ISC O-Ring можуть застосовуватися для ущільнення нерухомих деталей механізмів (статичного ущільнення). При продуманому монтажі і правильному виборі матеріалу ущільнення можуть витримувати тиску до 1000 бар і вище. Розміри монтажних просторів залежать від товщини використовуваного шнура і конкретних випадків застосування. Розміри канавки забезпечують, в залежності від товщини кільця і випадки застосування, середнє стиснення від 15 до 30%. При пульсуючому тиску твердість матеріалу кільця круглого перетину ISC O-Ring не повинна бути нижче 80 по ШоруA. Твердість матеріалу слід вибирати в залежності від переважаючого тиску і заданих допусків (ширини зазору).
Посадка в прямокутну канавку при радіальній деформації
Для ущільнення цапф, втулок, болтів і кришок з центральним виступом кільця круглого перетину ISC O-Ring монтуються, як правило, за наведеною нижче схемою. Перетин кільця ISC O-Ring при посадці радіально деформується. Те чи нарізається посадкова канавка у внутрішній або зовнішній частині, залежить від можливостей обробки і монтажу.
При ущільненні кришок гідравлічних циліндрів рекомендується така посадка, щоб при пружному розширенні гідравлічної труби під тиском не відбувалося збільшення зазору з боку, не схильною до тиску.
Посадка в прямокутну канавку при осьовій деформації
При ущільненні фланців і кришок, кільце круглого перетину ISC O-Ring піддається осьової деформації. При визначенні розмірів кільця і монтажного простору необхідно враховувати напрямок тиску. При тиску зовні внутрішній діаметр кільця повинен відповідати внутрішньому діаметру канавки або бути трохи меншим. При тиску зсередини зовнішній діаметр кільця повинен відповідати або бути трохи більше зовнішнього діаметру канавки. Таким чином, при граничному тиску запобігає рух кільця ISC O-Ring в ущільнювальній канавці, що перешкоджає виникненню підвищеної деформації і зносу.
Посадка в трикутну канавку
Посадочні канавки трикутної форми іноді використовуються для різьбових фланців і кришок. Точного відповідності розмірам при виробництві досягти досить складно. Так як ущільнююча функція кільця ISC O-Ring залежить від точної форми посадкової канавки, необхідно дотримуватися розмірів і допусків. Посадка в прямокутну канавку краща.
Динамічне ущільнення
При ущільненні рухливих з'єднань розрізняють випадки застосування кілець ISC O-Ring для гідравліки і пневматики. Через тертя деформація менша, ніж при ущільненні нерухомих з'єднань. Гарне змазування ущільнюваним середовищем в гідравліці або масляним туманом в пневматиці скорочує втрати на тертя і знос.
Гідравліка при зворотно-поступальному русі
Кільця ISC O-Ring застосовуються в гідравліці для ущільнення штоків або поршнів тільки там, де для ущільнюючого елемента є малий монтажний простір, малий хід при не дуже великий циклічності, і де не потрібно абсолютного ущільнюючого ефекту. Мінімальна деформація перетину не повинна бути менше 6%. Вона досягається підгонкою в межах допусків шляхом підбору більшої глибини канавки і меншої товщини кільця.
Гідравліка при обертальному русі
Ущільнення обертових валів кільцями ISC O-Ring проводиться тільки тоді, коли недостатньо місця для більш ефективного ущільнення, і при експлуатації не пред'являються особливі вимоги. У середовищах без тиску окружні швидкості можуть розвиватися до4 м / с, оскільки до терміну служби і роботі ущільнень не пред'являються високі вимоги. Ущільнення Simmerring в будь-якому випадку надійніше. Кільце круглого перетину ISC O-Ring надійно монтується в нерухому зовнішню частину корпусу. Внутрішній ∅ ISC O-Ring у вільному стані повинен бути на 5% більше, ніж ущільнюється вал. При складанні воно повинно бути обтиснутими. Для запобігання викривленню обжатого вбудованого кільця ISC O-Ring в посадкової канавці ширина канавки повинна бути тільки трохи більше, ніж максимальна товщина кільця. Слід забезпечити достатню мастило і хороше відведення тепла.
Виготовлення ущільнювачів (o-ring)
Кільця можуть бути виготовлені будь-яких розмірів: з внутрішнім діаметром від 1 мм до 2000 мм і діаметрами перетинів від 0,5 мм до 20 мм. Кільця виготовляються різного розміру з різних матеріалів різного типу і твердості. Пошук кільця ущільнювача здійснюється по його позначенню: Наприклад: 010-014-25-2-2 Перші три цифри (010) означають діаметр поверхні, на яку одягається кільце (шток) - 10мм. Другі три цифри (014) означають діаметр поверхні, в яку вставляється кільце (циліндр) - 14мм. Наступні дві цифри (25) означають діаметр перетину (товщину) самого кільця - 2,5 мм. Останні дві цифри: 2 - клас точності, 2 - група резини. Застосування від -60 до + 250С ° в залежності від групи гуми. Позначення імпортних кілець відрізняється від позначення вітчизняних. Наприклад: 005,0х1,0, де 005,0 - реальний внутрішній розмір кільця, а 1,0 - його товщина. Імпортні кільця круглого перетину виготовляються з чотирьох різновидів матеріалу:
- 72 NBR - мінеральні масла, гідравлічні рідини на основі мінеральних масел, статичного тиску до 100 атмосфер, температурний режим від -30 ° до + 100 ° С;
- 88 NBR - для більш високих тисків, температурний режим від -30 ° до + 100 ° С;
- FKM - для хімічно агресивних середовищ і високих температур, -20 ° + 200 ° С;
- EPDM - для гідравлічних рідин на основі гліколю, гальмівної рідини, гарячої води, температурний режим від -50 ° до + 150 ° С. Вітчизняні кільця виготовляються з гумової суміші 7-В-14. Температурний режим від -50 ° до + 100 ° С
При виробництві ущільнюючих кілець використовуються гумові суміші на основі імпортних каучуків:
- акрилонитрил-бутадієновий каучук (NBR)
- фтор наповнені каучуки Viton і гумові суміші на їх основі FKM, FPM
- етилен-пропілен-дієн-каучуки (EPDM)
- силоксанових каучуки (силікон - VMQ)
- поліуретани (PUR, TPU)
Монтаж
Перед установкою кілець ISC O-Ring вся система повинна бути очищена від бруду і залишків обробки. Кільця ISC O-Ring не слід надягати на гострі краї, ступінчасті вали, різьблення, виїмки тощо. Щоб запобігти пошкодженням, при монтажі рекомендується закривати гострі переходи. При установці в канавку кільце ISC O-Ring не повинно бути перекрученим, або розтягнутим. При установці допускається короткочасний натяг. Після монтажу кільцю потрібно дати час повернутися в первісний стан. Особлива обережність потрібна при монтажі ущільнень поршнів або валів із зовнішнім ∅ менше 10 мм через досить великого в процентному відношенні подовження. Рекомендується застосування монтажного штовхача або оправлення.
Розтягування і деформація стиску
Тривалий розтяг не повинний бути більше 6%, інакше можливе сильне викривлення і сплющення кільця ISC O-Ring . Деформація стиснення кільця ISC O-Ring не повинна перевищувати 3%, інакше може настати викривлення кільця і зрізання під час монтажу. Наведені значення розтягування і деформації стиснення є ідеальними і не завжди витримуються на практиці. Монтажне простір для ISC O-Ring, особливо при великому розтягуванні, має бути відповідно підігнано, щоб запобігти надмірне стиснення перетину.
Переваги використання в якості ущільнень кілець круглого перерізу
- Проста конструкції монтажної порожнини (канавки)
- можливий широкий спектр матеріалів: гуми NBR, FPM, EPDM, силікон, поліуретан
- простий монтаж завдяки симетричності
- невеликі розміри посадкового місця
Література
- Гiдроприводи та гiдропневмоавтоматика: Пiдручник /В.О.Федорець, М.Н.Педченко, В.Б.Струтинський та iн. За ред. В.О.Федорця. — К:Вища школа,— 1995.- 320 с.
- Нагорный В.С., Денисов А.А. Устройства автоматики гидро- и пневмосистем: Учеб. пособие техн. вузов.-М.: Высшая шк.,1991.-223 с
- Кулініченко В.Р. Гідравліка, гідравлічні машини і гідропривід: Підручник.-Київ:Фірма «ІНКОС», Центр навчальної літератури, 2006.-437с.
