Виды гидравлических уплотнений: шесть деталей по месту установки

Спросите пять поставщиков, сколько бывает видов гидравлических уплотнений, и получите пять разных списков. Один делит по материалу, второй по профилю сечения, третий по тому, одностороннего действия цилиндр или двустороннего. Каждый способ по-своему верен.

Но тому, кто держит в руках разобранный цилиндр и хочет понять, что за кольцо у него в руке, ни один из этих списков не помогает.

Есть более простая ось: где деталь стоит. Как только место определено, большая часть путаницы исчезает — место задаёт функцию, функция задаёт материал и форму, а характер повреждения подсказывает, что проверять дальше.

Дальше — по этому принципу: от гильзы наружу, деталь за деталью.

Почему место удобнее формы

Два уплотнения с совершенно разным сечением могут выполнять одну и ту же работу в разных конструкциях цилиндра. И наоборот: два почти одинаковых на вид уплотнения могут делать противоположные вещи. Названия профилей привязаны к конкретной конструкции. Место — нет.

Если вы установили, что деталь — самое наружное кольцо в крышке, значит это грязесъёмник, как бы ни выглядело его сечение. Это надёжнее, чем подбирать деталь по фотографии в каталоге.

Один цилиндр, шесть мест, от гильзы наружу

Таблица ниже — каркас всей статьи. Читайте сверху вниз: от масла под давлением к наружной грязи.

Шесть мест — шесть задач. Обычный цилиндр использует большинство из них одновременно.

1. Уплотнение поршня — то, что разделяет полости

Уплотнение поршня — деталь, без которой цилиндр не работает. Оно стоит в канавке поршня, прижато к гильзе и держит перепад между штоковой и поршневой полостями.

Отсюда два следствия. Во-первых, это единственное уплотнение, у которого с одной стороны полное давление системы, а с другой — почти ноль, поэтому именно оно наиболее склонно к выдавливанию. Во-вторых, за каждый цикл оно проходит по всей длине гильзы, то есть износ распределён по всей длине: если гильза изношена, страдает вся поверхность уплотнения, а не одно пятно.

Если цилиндр не держит нагрузку, «садится» под весом или медленно работает в одном направлении — первым проверяют уплотнение поршня. Чем оно отличается от уплотнения штока в повседневной работе — в статье уплотнение поршня и уплотнение штока.

2. Опорное кольцо — то, что не даёт выдавить

Опорное кольцо само ничего не уплотняет. Оно существует только для защиты соседнего уплотнения.

Любое подвижное уплотнение стоит в канавке, а рядом — зазор. Под давлением материал уплотнения стремится течь в этот зазор. Если зазор достаточно велик, а давление высоко, кромку уплотнения постепенно срезает — это и есть выдавливание, и после его начала уплотнение уже негодно.

Опорное кольцо — более жёсткое кольцо со стороны низкого давления, которое перекрывает этот путь. Оно обычно дешевле самого уплотнения и чаще всего оказывается той деталью, которую при ремонте забывают поставить.

Если уплотнение вышло из строя именно по выдавливанию, почти всегда это значит: опорное кольцо отсутствовало, было изношено или не того размера. Подробнее — опорное и направляющее кольцо.

3. Демпферное кольцо — принимает пики

Демпферное кольцо стоит между уплотнением штока и полостью давления. Его задача — принять резкие пики давления, которые возникают при внезапной остановке или реверсе нагруженного цилиндра, чтобы до уплотнения штока доходила более гладкая кривая.

Без демпфера эти пики бьют прямо по уплотнению штока. Уплотнение штока рассчитано на стабильное давление, а не на удар, и повторяющиеся удары проявляются не как износ, а как деформация или разрыв кромки.

Отсюда знакомая ситуация: машина отработала немного моточасов, а уплотнение штока уже разрушено. Часов действительно мало, но ударная нагрузка была высокой.

4. Уплотнение штока — то, из-за чего цилиндр течёт

Когда говорят «цилиндр течёт», имеют в виду именно уплотнение штока. Оно стоит в крышке, кромкой по подвижному штоку.

Условия у него самые тяжёлые во всём цилиндре: с одной стороны давление, с другой атмосфера, и при этом непрерывное скольжение по поверхности, открытой наружу. Геометрия кромки как раз и позволяет одновременно держать давление и пропускать микроплёнку масла для смазки хода.

Когда уплотнение штока меняют из-за масла по штоку, полезнее спросить, что его убило. На практике ответ обычно один из трёх: грязесъёмник пропустил загрязнение; демпферного кольца не было, и кромку бил удар; сам шток имеет задиры и режет новое уплотнение при сборке.

5. Грязесъёмник — первый рубеж и первая жертва

Грязесъёмник стоит в самом наружном месте крышки, и его единственная задача — снимать грязь со штока на обратном ходе.

Он работает в худших условиях из всех деталей цилиндра — пыль, грязь, абразив, вода от мойки, лёд — и своего источника смазки у него нет, только то, что шток выносит изнутри. Поэтому в наших 303 позициях категории уплотнений слово «wiper» (грязесъёмник) встречается в 64 названиях — больше, чем «piston seal» (уплотнение поршня) с 35. Спрос распределён по типам неравномерно, и концентрируется он именно здесь.

Отказ грязесъёмника легко пропустить, потому что цилиндр продолжает работать. Он проявляется позже — когда выходит из строя уплотнение штока и на штоке обнаруживаются задиры. Полный разбор — грязесъёмник: работа и отказ.

6. Кольцо O-ring — уплотнения, которые не двигаются

O-ring уплотняет неподвижные стыки: крышка к гильзе, дно цилиндра, присоединения штуцеров, мелкие пробки и клапаны вокруг цилиндра.

Это самая простая деталь в списке и та, которую чаще всего считают универсальной. Это не так. O-ring определяется внутренним диаметром, диаметром сечения и материалом; ошибка в любом из трёх даёт течь, которая выглядит точно так же, как плохо обработанная канавка.

Из-за дешевизны его же чаще всего ставят «на глаз». O-ring «примерно того размера» на неподвижном стыке обычно сначала держит, а потом начинает потеть. Размеры и коды твёрдости — в статье подбор O-ring по размеру.

Как шесть деталей работают вместе

Ни одна из них не работает отдельно. Понимание приходит, когда они рассматриваются как пакет:

• Грязесъёмник определяет, сколько загрязнений дойдёт до уплотнения штока.
• Уплотнение штока определяет, попадёт ли масло наружу.
• Демпферное кольцо определяет, сколько удара примет уплотнение штока.
• Опорное кольцо определяет, выживут ли уплотнения под давлением.
• Уплотнение поршня определяет, держит ли цилиндр нагрузку.
• O-ring определяет, держат ли неподвижные стыки.

Одна и та же течь по штоку — это два разных случая: когда грязесъёмник цел, демпфер на месте и шток чистый, и когда грязесъёмник разрушен, а на штоке задиры. Симптом одинаковый, причина разная, ремонт разный. Различить их позволяет именно порядок пакета. Полная картина сборки — пакет уплотнений гидроцилиндра.

Реальные примеры из нашего каталога

По одной позиции на каждый тип, чтобы под абстрактной таблицей было что-то конкретное:

О цифрах в этой статье. В категории уплотнений у нас сейчас 303 позиции. В названиях «rod seal» встречается 68 раз, «wiper» — 64, «oil seal» — 45, «piston seal» — 35, «buffer» — 26, «dust seal» — 21, «O ring» — 19, «backup» — 15. Это подсчёт слов в названиях, и они пересекаются: в одном названии может быть несколько терминов. Цифры показывают, где концентрируется спрос, а не складской остаток.

Чего в этой статье нет

Намеренно:

• Размеров. Внутренний и наружный диаметр, высота, размеры канавки — отдельная тема и отдельная статья: как измерить уплотнение.
• Подбора материала. Какой материал под какой режим — самостоятельное решение, см. как выбрать гидравлические уплотнения.
• Расшифровки кодов. Коды в таблице — обозначения каталога, а не универсальный стандарт: чтение кодов профилей.
• Чисел. В статье нет ни одной цифры по температуре, давлению, твёрдости или ресурсу. Страница о типах — неподходящее место для пределов, которые зависят от конкретной детали и конкретного режима.