Ущільнення в гідроциліндрі здає непомітно: спершу з’являється легкий підтік по штоку, потім падає тиск, а далі вузол перестає тримати навантаження в найгіршій точці циклу. Гумова манжета під високим тиском видавлюється в зазор і роздирається, силіконова не тримає знос зовсім. Поліуретановий ущільнювач від ТИМОЛ витримує тиск і абразив, не екструдує в зазор і служить у рази довше за гуму. Розберемо, як працює поліуретанове ущільнення, чому воно переграє інші матеріали в цифрах і як замовити манжету під ваш циліндр.
Що таке поліуретановий ущільнювач і як він працює
Ущільнювач перекриває шлях рідині або газу між рухомими чи нерухомими поверхнями: він не дає гідрорідині витікати з циліндра, а бруду й вологи потрапляти всередину. Робоча кромка ущільнення притискається до штока або гільзи власною пружністю плюс тиском середовища, і саме тут вирішальні механічні властивості матеріалу.
Поліуретан підходить для ущільнень ідеально, бо поєднує еластичність, потрібну для щільного контакту, з міцністю, яка не дає кромці видавитися в зазор. Опір роздиранню 40-120 кН/м і міцність на розрив 39-87 МПа означають, що навіть під високим тиском кромка тримає геометрію й не руйнується. Це головна причина, чому поліуретан домінує в гідравлічних манжетах.
Профіль перерізу ущільнення задає його роботу не менше за матеріал. Манжета з робочою губкою й пружним підпором самопідтискається тиском середовища: що вищий тиск, то щільніше кромка притискається до штока. Опорно-напрямні кільця з поліуретану беруть на себе бічне навантаження й не дають штоку торкатися гільзи металом по металу. Ці елементи часто ставлять у комплекті, і виготовляти їх з одного матеріалу зручно з точки зору сумісності й ресурсу.
З поліуретану виготовляють цілий ряд ущільнювальних деталей: манжети штока й поршня, грязезнімачі, опорно-напрямні кільця, ущільнення пневмо- і гідроциліндрів, статичні прокладки. Технологію виготовлення таких деталей ми докладно розбирали в матеріалі про виготовлення манжет із поліуретану.
Чому поліуретан переграє гуму, силікон і фторопласт
Поліуретан виграє в інших ущільнювальних матеріалів за поєднанням зносостійкості, міцності й маслостійкості, тобто саме за тими властивостями, що визначають ресурс ущільнення в реальному циліндрі. Кожен конкурент сильний в одному, але програє в комплексі.
Гума NBR маслостійка й дешева, але механічно слабка: міцність на розрив 10-25 МПа й опір роздиранню 10-50 кН/м. Під високим тиском її кромка екструдує в зазор між штоком і гільзою й роздирається. За стиранням гума теж поступається, 80-150 мм³ проти поліуретанових 38-39 мм³, тому в абразивному середовищі манжета з поліуретану служить помітно довше.
Силіконова гума має широкий температурний діапазон, але для динамічних ущільнень непридатна: її стирання аж 150-350 мм³, а міцність на розрив лише 5-12 МПа. Вона добра для статичних прокладок у гарячих вузлах, але не для рухомого штока. Фторопласт хімічно інертний і слизький, зате повзе під навантаженням і має найгірше стирання, 200-500 мм³, тому як самостійна кромка динамічного ущільнення теж не тримає ресурс.
Порівняння матеріалів для ущільнень
Таблиця зіставляє поліуретан із трьома поширеними ущільнювальними матеріалами за параметрами, критичними для роботи під тиском. Довідкові числа для конкурентів взяті зі стандартних матеріалознавчих джерел DIN 53516, ISO 37 і Matweb.
| Матеріал | Стирання DIN 53516, мм³ | Робоча t, °C | Міцність на розрив, МПа | Стійкість до масел |
|---|---|---|---|---|
| Поліуретан ТИМОЛ | 38-39 | -60 до +100 | 39-87 | відмінна |
| Гума NBR | 80-150 | -30 до +100 | 10-25 | добра |
| Силіконова гума | 150-350 | -60 до +230 | 5-12 | помірна |
| Фторопласт PTFE | 200-500 | -200 до +260 | 15-35 | відмінна |
Силікон і фторопласт виграють за верхньою межею температури, але для динамічного ущільнення це не вирішальне: їхнє стирання в рази гірше за поліуретан, а силікон ще й слабкий на розрив. Гума NBR тримається краще, проте за міцністю й зносом усе одно поступається поліуретану вдвічі й більше. Для рухомих ущільнень під тиском і абразивом поліуретан лишається оптимальним матеріалом, а силікон і фторопласт мають сенс лише у вузьких температурних або хімічних нішах.
Порада інженера: при підборі ущільнення дивіться не тільки на розмір, а на величину монтажного зазору між штоком і гільзою. Що більший зазор і тиск, то вища ймовірність екструзії кромки, і тим твердіший поліуретан або опорне кільце потрібні. Перед установкою перевірте фаски й гострі кромки в канавці: задирок ріже нову манжету при монтажі. І не розтягуйте ущільнення сильно при надяганні, поліуретан пружний, але перетягнута кромка втрачає точність посадки.
Де застосовують поліуретанові ущільнювачі
Гідравліка й пневматика є основною сферою застосування поліуретанових ущільнень: манжети штоків і поршнів у циліндрах пресів, підйомників, дорожньої й будівельної техніки працюють під високим тиском і масляним середовищем, де поліуретан почувається найкраще. Грязезнімачі захищають шток від зовнішнього бруду й вологи, продовжуючи ресурс основного ущільнення.
Промислове обладнання використовує поліуретанові ущільнення й прокладки у вузлах, де важлива стійкість до вібрації й хімії. Будівельна й дорожня техніка, а також комунальні машини ставлять поліуретанові манжети через постійний контакт із абразивом і брудом, який швидко вбиває гуму. У сільськогосподарській техніці, де гідравліка працює запиленою й під перепадами навантаження цілий сезон, довговічність поліуретанового ущільнення прямо впливає на кількість вимушених зупинок у полі.
Окремо варто згадати грязезнімачі. У техніці, що працює в бруді, зношений грязезнімач пропускає абразив на шток, і той за короткий час убиває вже основне ущільнення й полірує шток. Поліуретановий грязезнімач із жорсткою кромкою знімає бруд ефективніше за гумовий і сам служить довше, тому захищає весь вузол ущільнення, а не тільки перекриває зовнішній контур.
Поліуретан ТИМОЛ працює у дванадцяти галузях промисловості, і всюди, де є тиск, масло й знос, ущільнення з цього матеріалу дає довший ресурс за гуму. Повний асортимент дивіться в каталозі виробів, а технологічні деталі в довідковому розділі.
Як замовити ущільнювач під ваш вузол
Для виготовлення надайте зразок старого ущільнення або креслення з розмірами: діаметр штока чи поршня, ширину й глибину канавки, профіль перерізу. Якщо зразка немає, зніміть заміри вузла й опишіть умови роботи: тиск, температуру, тип рідини, наявність абразиву. За цими даними технологи підберуть твердість і профіль кромки.
Виготовлення можливе поштучно, під ремонт конкретного циліндра, і партіями для парку однотипного обладнання. Технологія вільного лиття дозволяє відтворити навіть знятий з виробництва або нестандартний профіль без дорогого оснащення. За консультацією, підбором і замовленням звертайтеся через контакти заводу ТИМОЛ. Інженери підберуть ущільнення під ваш тиск і середовище й виготовлять його точно за геометрією вузла.