Саратовское шоссе, д. 8/6
г.Балаково, Саратовская область,
Российская Федерация, 413840

· О предприятии · Новости · Контакты · Работа для Вас · Каталог · Цены · Сальник МКВ · Сальник БДМ · Карта сайта ·
АО Резинотехника Технологии Конструктивные особенности
Конструктивные особенности

Общая информация о конструкции уплотнений (сальников) для валов вращения

Основное назначение сальников — это уплотнение валов в статике и динамике для разделения сред без потерь и без проникновения одной среды в другую:

  • воздуха от масла;
  • воды от воздуха;
  • охлаждающей жидкости от воздуха и т.д.

Изготавливаются уплотнения (сальники) в том числе и для разделения агрессивных кислот и щелочей от попадания во внешнюю среду.

Каждый сальник проходит достаточно длинный и сложный путь отработки конструкции и разработки композита полимера (резиновой смеси), стендовых и ходовых испытаний.

Идеальных методик расчета конструкций сальников не существует и большинство формул для расчетов - эмпирические, а выбор конструкции носит рекомендательный характер. Поэтому только стендовые и ходовые испытания дают окончательный вывод о надежности и долговечности уплотнений.

Требования к долговечности и надежности работы уплотнений возрастают непрерывно. Сегодня отдельные фирмы гарантируют ресурсный пробег 3 млн.км. или 50000 часов без смены сальника, а еще 20 лет назад 500 тыс.км. казалось мистикой.

Для решения задач по уплотнениям того или иного узла, конструкторы используют целую массу оригинальных решений. При этом решается задача уплотнения по валу вращения и по посадочному месту наружной поверхности.

 

Типивая схема сальника

Рис.1 Типовая схема сальника вала вращения

Уплотнение по наружной поверхности.
«Рифленое уплотнение»

Сальник обязан уплотнять без утечек место посадки, куда он впрессовывается.

Раньше наружная часть уплотнения - по месту посадки - делалась сплошной и гладкой. При эксплуатации было замечено, что некоторые сальники со сплошным наружным обрезиниванием протекают (отпотевают). Анализ течей и отпотеваний показал, что при запрессовке резина не сжимается, и образуются микроскладки. Масло, обладая сверхтекучестью, вызывает «отпотевание» с последующим нарастанием пыли и грязи, что часто вызывает выход из строя всего уплотнения. Развитие техники позволило создать оборудование, которое позволяет без деформации выпрессовать сальник из прессформы, и рифленое наружное уплотнение, как более прогрессивное и надежное, получило свое развитие у большинства производителей, имеющих современное оборудование.

Сальник с гладкой наружной поверхностью Сальник с рифленой наружной поверхностью
Рис. 2а Гладкая наружная поверхность Рис. 2б Наружная поверхность с рифлениями

Использование гидродинамического эффекта.
«Накатки»

До определенных угловых и линейных скоростей вращений вала, резиновый элемент — «губа» сальника - своей рабочей кромкой плотно прижимаются к валу, и масло не просачивается за пределы рабочей кромки. У таких сальников конструкторы изделия в основном решают вопрос обеспечения долговечности и малого износа в месте контакта. Здесь очень много зависит от качества обработки вала, качества резиновой смеси, антифрикционных и износостойких наполнителей, ну и, конечно, от смазки (масла).

На повышенных угловых скоростях (об/мин) резиновый элемент — «губа» с рабочей кромкой «открывается». Это связано с тем, что любой вал имеет эксцентриситет, любой сальник имеет смещение окружности рабочей кромки относительно наружного диаметра. У современных сальников и ответственных производителей эта величина не превышает 0,2мм. По валу этот эксцентриситет значительно меньше, но присутствует. При определенных скоростях, резина не успевает «закрыть» смещение и образуется зазор между валом и рабочей кромкой. Это позволяет маслу протекать.

Гидродинамическая насечка
Рис.3 Накатка

«Хитрость», к которой прибегают конструкторы, состоит в том, что на «губу» сальника специальным образом наносится накатка специального профиля, выполняющая роль крыльчатки насоса. Крыльчатка неподвижна, а подвижна жидкость — масло или вода. Возникает так называемый «гидродинамический эффект», который позволяет «загонять» обратно масло, пытающееся проникнуть наружу.

Выбор формы, угла примыкания к рабочей кромке накатки, шаг накатки — это сложная и кропотливая работа конструктора. Расчетам это не поддается и существенно зависит как от свойств полимера (резины), так и от конструкции «губы» сальника. Обычно требуется выполнить 3-4 эксперимента для подбора оптимальной формы и исполнения накатки.

Гидродинамическая накатка выполняется для сальников левого вращения и правого вращения, и отличается углом наклона к рабочей кромке, на сальнике вводится обозначение, указывающая направление вращения.

 

Гидродинамические «реверсивные» насечки (накатки»)

Наблюдение за работой сальников показали, что есть у него т.н. «граничные» режимы работы.
Большую часть времени сальник работает при угловых скоростях вала, не вызывающих его «открытия» и только при форсированном использовании он «открывается».

Еще есть часть сальников, работающих при невысоких угловых скоростях и при реверсивном вращении валов (например, полуоси автомобилей: движение вперед, движение задним ходом). Использование ориентированной на вращение вала «правой» или «левой» накаток, в таких случаях нецелесообразно экономически, технически же проблема решается путем изготовления «реверсивной накатки».

У сальников, изготовленных с применением этих элементов, как правило, есть предел угловой скорости.
Реверсивная гидродинамическая накатка
Рис. 4 Реверсивная насечка

 

Сальники с оголенным каркасом («Голые»)

С целью снижения затрат на полимеры (резиновую смесь), часто изготавливают сальники без наружного уплотняющего слоя.

Уплотнение происходит за счет плотной посадки — металл по металлу.

Добиться высококачественного, не протекающего уплотнения в этом случае практически не удается, поэтому при монтаже, в узел приходиться использовать специальный герметик.

В условиях серийной сборки — это дополнительные трудозатраты, которые превышают затраты на обрезиненный по наружному диаметру сальник.

В условиях ремонтных мастерских — это дает незначительную экономию.

Преимущества этих сальников перед обрезиненными — это прочная посадка в узле, т.к. не правильно обрезиненный сальник из-за остаточных  деформаций в резиновой смеси, да еще под воздействием температур, может самопроизвольно сместиться в посадочном месте и потерять герметичность.
Оголенный каркас
Рис.5  Оголенный каркас

 

Сальники с полуоголенным каркасом («Полуголые»)

Конструкция каркаса у таких сальников, требует более высоких затрат: сложный процесс вулканизации и обработки - поэтому они изготавливаются по особому заказу потребителя.

Главное преимущество этого сальника в сравнении с «голым» и «обрезиненным» - это то, что он надежно крепится в гнезде за счет натяга металла по металлу, отлично герметизирует обрезиненной частью и имеет расход полимера на 15-20% меньше, чем обрезиненный.

Сальники такой конструкции целесообразно использовать в очень ответственных местах. Изготавливаются они, как правило, из очень добротных полимеров, например фтор-силиконовым, где цена за 1 кг. полимера — 56 дол. США.

Сальник с полуоголенным каркасом
Рис.6  Полуоголенный каркас

 

 

«Пыльник» для сальника


Для защиты места уплотнения вала и рабочей кромки от попадания пыли, влаги, грязи в конструкцию сальника введен специальный элемент, который называется «пыльник».
Этот элемент защищает достаточно надежно от крупных частиц, которые способны повредить место уплотнения.
Как правило, «пыльник» имеет зазор относительно вала или без натяга касается вала.


«Пыльник» выступающий

Пыльник выступающий В узлах, которые постоянно находятся в условиях повышенной грязи, влаги, пыли - для увеличения срока службы сальника -  пыльник выдвигают подальше от рабочей кромки. Тем самым увеличивается объем камеры внутри сальника. И то, что, так или иначе попадает внутрь - оседает в большой камере.
Рис. 7 Пыльник выступающий





«Пыльник» с натягом на вал и с пружиной браслетной

Сальник с пыльником и браслетной пружиной

Сальники, изготавливаемые с так называемым «пыльником», как правило, должны иметь зазор между «пыльником» и валом, но есть исключения.

Растущие требования к надежности уплотнений, особенно для автомобилей, работающих в экстремальных условиях, в том числе для военной техники (для так называемых «вездеходов»), вынуждают конструкторов искать решение по уплотнениям, исключающим попадание внутрь сальника воды, жидкой грязи, даже при полном погружении.

Такие сальники должны иметь повышенную износостойкость и внутренняя полость их на 2/3 должна заполняться специальной смазкой.

Наружная пружина должна быть изготовлена из нержавеющей стали или из стали с антикоррозийной защитой.
Рис.8 Пыльник с браслетной пружиной


Однако эти сальники не достаточно герметичны и допускают незначительные (3-5 мл на 1000 км пробега) протечки масла. Это связано это с изменением температуры внутри камеры сальника (между уплотняющей кромкой и пыльником). При движении воздушно-газовая среда внутри камеры нагревается и камера «надувается», при «стоянке» (вал не вращается) среда остывает, и камера начинает вбирать воздух извне.

 
Copyright © АО «Резинотехника»®, г.Балаково, 1998-2018. Все права защищены.