Факторы, влияющие на направление давления, скорость, качество поверхности и смазку, играют роль в определении оптимальной конструкции поршневого уплотнения.

Уплотнение поршня предотвращает передачу давления между противоположными сторонами движущегося поршня. Это очень простое утверждение. На самом деле существует несколько противоречащих друг другу факторов, с которыми должно справляться уплотнение. Необходимо, чтобы уплотнение максимально предотвращало утечку внутри при приемлемом уровне трения. Кроме того, оно должно выдерживать изменяющиеся поверхностные условия и многократные изменения направления движения, и в то же время на нем не должно оставаться следов износа, и оно не должно деформироваться.

Специальные резиновые поршневые уплотнения используются в тех случаях, когда ни один из стандартных профилей не подходит для канавки, материала отверстия, рабочей жидкости, скорости вращения или процедуры сборки. Оптимальный профиль уплотнения должен быть выбран с учетом всего цилиндра. Технические характеристики материалов не могут отражать, как конкретное резиновое уплотнение будет работать в цилиндре пользователя.

Направление давления определяет базовый профиль.

Одностороннее уплотнение в основном приводится в действие с одной стороны. Двусторонний цилиндр требует управления в обоих направлениях, что может означать использование симметричного профиля или пары уплотнительных элементов. Изменение давления может довольно быстро разгрузить одну кромку и нагрузить другую.

Гидравлические поршневые уплотнения часто используются там, где обычно работает жидкость под высоким давлением, которую невозможно сжать. Зазор в сочетании с пиками давления, как правило, выталкивает резину в сторону экструзионного зазора. В зависимости от конструкции может потребоваться более жесткий компаунд, опорное кольцо или профиль, ограничивающие перемещение материала по краю.

В случае пневматических поршневых уплотнений, они, как правило, работают при более низком давлении, но могут быстро циклически изменяться при минимальном смазочном материале. Сила отрыва в сухом состоянии, наряду с сохранением смазки, может оказаться более значительной, чем максимальная допустимая нагрузка. Сухой воздух, конденсированная вода и методы технического обслуживания также влияют на износ.

Канавка и отверстие образуют уплотнительный интерфейс.

Канавка и отверстие с одной стороны образуют уплотнительную поверхность; с другой стороны они служат для крепления. Поверхность отверстия должна быть такой, чтобы не срезать кромки уплотнительного элемента и одновременно поддерживать на ней стабильную пленку масла или смазки. Очень шероховатая поверхность может довольно быстро увеличить износ и протечки. Однако на очень гладкой поверхности все еще могут оставаться следы механической обработки, такие как царапины или небольшие неровности, которые могут сильно повредить уплотнительный элемент.

В рекомендациях компании Parker по проектированию поршневых уплотнений следует обращать внимание на качество обработки контактной поверхности, качество обработки канавок и фаску на входе.

Этот скошенный край помогает защитить уплотнительную кромку во время сборки.

Закругленные, ровные переходы снижают риск повреждения или перекручивания уплотнения.

На герметичность бумажного уплотнения также влияет пространство экструзии, образуемое поршнем, цилиндром и подшипниками. Боковая нагрузка может привести к увеличению зазора с одной стороны. Для обеспечения центрирования поршня и предотвращения механической нагрузки на уплотнение могут потребоваться износостойкие кольца или направляющие.

Изменение силы трения на протяжении всего движения

Для первого движения может потребоваться больше силы, чем для непрерывного скольжения.

Указанная разница может привести к проскальзыванию на низких скоростях, что, в свою очередь, повлияет на положение. На это явление влияют такие факторы, как нагрузка сжатия сальника, поверхности, смазка, давление и материалы, поэтому в предполагаемом применении следует измерять именно трение.

При высоком давлении уплотнение, хорошо работающее с точки зрения трения при низком давлении, может вести себя иначе. Следовательно, изготовленные на заказ резиновые поршневые уплотнения необходимо тестировать не только в типичных условиях, но и при экстремальных значениях давления и температуры, а также скорости вращения.

Пример общедоступной гидравлической системы.

Компания Parker представляет компактный U-образный профиль C2, подходящий для гидравлических и пневматических цилиндров. В техническом паспорте указаны различные диапазоны давлений для обеих технологий, а также отмечено, что максимальные значения зависят от поперечного сечения и состава. Также рекомендуется избегать острых краев при установке.

Этот случай демонстрирует, что для двух сред доступен один и тот же профиль, но ограничения и рекомендации по подгонке не одинаковы. Этот пример — пример поставщика с открытым исходным кодом, а не то, чем занимается компания Yida. Изготовление на заказ отверстия, жидкости или цикла может потребовать уникального решения.

Выбор материалов зависит от текучести и движения.

Выбор материала для поршневого уплотнения начинается с гидравлической жидкости или сжатого воздуха, затем добавляются температура, скорость, давление и износ. NBR часто используется с минеральными маслами. FKM может рассматриваться для более высоких температур или агрессивных жидкостей, в то время как EPDM подходит для некоторых сред на водной основе, но не для нефтяных масел.

Полиуретан может обеспечить высокую износостойкость и устойчивость к экструзии, хотя гибкость при низких температурах, гидролиз и совместимость с жидкостями зависят от марки. Резиновые профили могут обладать различными фрикционными свойствами и упругостью. Название марки не заменяет данные на уровне компаунда.

При выборе материала для поршневого уплотнения следует учитывать и смазку для сборки. Смазка, облегчающая установку, может привести к разбуханию кромки или изменению характеристик отрыва после хранения. Также следует обратить внимание на чистящие средства и присадки к жидкости, если возможен контакт с ними.

Ограничения каталога не подразумевают одновременную оценку.

В каталоге гидравлических уплотнений Trelleborg указано, что указанные максимальные значения давления, скорости и температуры не обязательно могут использоваться одновременно. Это важное правило проектирования. Тепло, выделяемое при высокой скорости, может уменьшить запас прочности материала при воздействии давления и жидкости.

Стандарт ISO 7986 устанавливает стандартные методы испытаний уплотнений, используемых в маслогидравлических поршневых механизмах. Он поддерживает сопоставимые испытания, но стандартные условия испытаний не охватывают все поверхности отверстий, уровни загрязнения, боковые нагрузки или режимы работы.

Стандарт ASTM D471 позволяет сравнивать изменения после воздействия жидкости, а стандарт ASTM D412 — измерять прочностные характеристики. Ни один из этих методов не доказывает утечку или износ уплотнений гидравлического поршня внутри работающего цилиндра.

Завершенная последовательность испытаний герметичности

Перед сборкой проверьте размеры, состояние кромки, наличие заусенцев и дефектов литья. Подтвердите ширину канавки, диаметр отверстия, входное отверстие и требования к поверхности в пределах допустимых отклонений. Запишите способ установки и отбракуйте инструменты или кромки, которые могут поцарапать уплотнительную поверхность.

Измерьте усилие отрыва и усилие вращения при требуемых давлениях и скоростях. Для пневматических поршневых уплотнений, при необходимости, учитывайте условия смазки маслом и заданные условия низкой смазки. Для гидравлических конструкций учитывайте реверсирование давления, паузу между нажатиями и обоснованные пиковые значения.

Зафиксируйте внутреннюю утечку во всем рабочем диапазоне. Проведите цикл работы цилиндра при типичном ходе поршня, частоте, температуре и боковой нагрузке. Добавляйте примеси только тогда, когда испытание может безопасно и стабильно воспроизвести предполагаемые условия.

После завершения циклической работы повторите измерения утечек и трения. Проверьте полировку кромок, наличие порезов, выдавливания, прокатки и остаточной деформации. Динамическое уплотнение цилиндра должно соответствовать функциональным критериям, согласованным до испытания, а не просто выглядеть приемлемо после разборки.

Необходимая информация о приложении перед изготовлением оснастки.

Предоставьте чертежи отверстий и канавок, направление давления, рабочую жидкость, температуру, ход поршня, скорость, частоту циклов и ожидаемый срок службы. Добавьте зазор экструзии, боковую нагрузку, характеристики поверхности, смазку, способ сборки, а также допустимые утечки и трение.

Компания Dalian Yida Precision Rubber Products Co., Ltd. разрабатывает формованные эластомерные компоненты для конкретных задач заказчика. Yida может провести анализ технологичности изготовления, вариантов компаундов, геометрии кромок и критических размеров для проектов гидравлических и пневматических уплотнений.

Для обеспечения надежного уплотнения поршня конструктор должен подобрать профиль, соответствующий цилиндру, а затем уплотнение должно пройти движение, которое будет соответствовать его возможностям сопротивления. Этот метод может дать лучший результат, чем просто выбор тех уплотнений, которые выглядят хорошо по давлению или твердости.