Уплотнения гидроцилиндров: разновидности и способы увеличения ресурса

Гидроцилиндры – это одни из самых распространенных типов приводов, в которых для обеспечения возвратно-поступательного движения используется энергия жидкости, циркулирующей по системе под высоким давлением.

Гидроцилиндры являются основными рабочими элементами гидравлических систем, получивших широкое распространение в спецтехнике, станках, буровом оборудовании, энергетике, коммунальном хозяйстве и многих других отраслях.

Какие уплотнения используются в гидроцилиндрах?

Уплотнения являются одними из самых важных частей гидравлических систем. Они герметизируют оборудование, предотвращая утечку гидравлической жидкости, потерю давления и отказы гидроприводов, а также предотвращая попадание в системы посторонних частиц.

В гидравлическом цилиндре используется несколько разновидностей уплотнительных элементов, каждый из которых выполняет важные функции.

Уплотнения поршня гидроцилиндра – поршневые манжеты – используются для предотвращения перепуска гидравлического масла между полостями гильзы гидроцилиндра.

Они являются составными и собираются из 2-5 элементов. Минимальный набор включает в себя уплотнительное кольцо и защитное кольцо, предотвращающее выдавливание уплотнений из посадочных канавок.

Штоковые манжеты предназначены для снижения трения при перемещении штока и герметизации. Они также состоят из нескольких элементов – колец.

Грязесъемники – уплотнения гидроцилиндров, используемые для предотвращения попадания в гидросистему грязи, пыли и других посторонних частиц извне. Они буквально снимают грязь с поршня при его обратном ходе – возвращении в гильзу.

Предотвращая попадание грязи в гидравлическую жидкость, они защищают от абразивного износа все элементы гидравлической системы, в том числе и другие виды уплотнений.

Опорно-направляющие кольца служат заменой стандартных металлических направляющих трения. Они обеспечивают прямолинейное движение штока и предотвращают контакт штока с крышкой гидроцилиндра при перемещении (кольца штоков), а также используются для обеспечения прямолинейного движения и предотвращения контакта с металлической поверхностью гильзы поршня (кольца поршней).

Уплотнения гидроцилиндров могут изготавливаться из различных полимерных материалов, таких как резина, полихлорвинил, политетрафторэтилен, различные каучуки, термопластичные полиэфирные смолы, полиамид. Подбор материала зависит от конкретного вида уплотнения и условий его работы – температуры, давления в системе, вида рабочей среды, необходимого уровня износостойкости и других.

Ресурс уплотнений гидроцилиндров: что на него влияет и как его увеличить?

Уплотнения гидроцилиндров можно разделить на две большие группы – уплотнения подвижных и неподвижных соединений. По понятным причинам, преждевременному износу в гидроцилиндрах подвергается первая группа элементов, к которой относятся, например, поршневые и штоковые манжеты.

В штатных условиях, то есть при оптимальном прижимном усилии манжеты при нормальных условиях эксплуатации и правильно подобранной гидравлической жидкости между поршневым уплотнением и стенками гильзами образуется очень тонкая, но устойчивая масляная пленка.

Она разделяет сопряженные поверхности, препятствуя их износу и повышая плавность движения.

В случае недостаточного смазывания, например, при увеличении вязкости масла при низких температурах или повышении прижимного усилия манжеты масляная пленка не образуется, уплотнение перемещается без смазки, что приводит к его быстрому износу, а также появлению повреждений на внутренней поверхности гильзы.

Износ уплотнения и гильзы приводит к перепуску гидравлической жидкости из одной полости в другую. Как следствие, снижается давление, и гидравлическая система перестает корректно работать.

Чтобы предотвратить неблагоприятные последствия износа деталей по вышеуказанным и иным причинам, на гильзе создается тонкий твердосмазочный слой.

Для этого используют покрытия на основе твердых смазочных материалов, такие как Modengy 1066 с дисульфидом молибдена и графитом.

Оно обеспечивает повышение плавности перемещения деталей, защиту от повреждения и износа благодаря минимизации коэффициента трения даже в случае отсутствия масляной пленки между деталями.

Кроме того, покрытия защищают гильзу от коррозии, которая может быть следствием образования конденсата в гидравлической жидкости.

Покрытия, как правило, наносятся производителями гидравлических приводов на этапе их изготовления. Для создания износостойкого смазочного слоя необходимо полимеризовать покрытие в печи.

Производители гидроцилиндров проверяли покрытия на своих испытательных стендах, моделирующих работу гидроцилиндров. Результаты показывают минимальное истирание смазочного слоя после окончания ресурса гидроцилиндра, отсутствие отслоения покрытия.

Нанесение смазочного покрытия на гильзу является одним из самых эффективных способов повысить ресурс уплотнений гидроцилиндров.