Новое поколение уплотнений для гидроцилиндров RGC™

Уплотнительные системы гидроцилиндров развиваются и совершенствуются прежде всего в части повышения надежности и долговечности работы. Развитие ведется по нескольким направлениям: разработка и применение новых материалов, совершенствование профилей и разработка систем уплотнений для наиболее ответственных и нагруженных цилиндров.

Стремясь предложить своим клиентам современную и качественную продукцию, максимально отвечающую актуальным условиям эксплуатации гидрофицированной спецтехники, специалисты компании "ЭрДжиСи-трейд" постоянно отслеживают мировые тренды отрасли и внедряют лучшие решения и технологии в свою производственную программу.

В 2013 году производственная программа "ЭрДжиСи-трейд" пополнилась новой линейкой уплотнительных и защитных элементов гидроцилиндров: штоковых манжет RG01, RG17, RB, а также грязесъемником WRS. Материал был заменен на современный полиуретан, изменена геометрия уплотнений и грязесъемников. Это позволило обеспечить более рациональное распределение контактных давлений и улучшить уплотняющий и защитный эффекты.

Известно, что основными современными материалами для производства уплотнений служат термоэластопласты, или термопластичные эластомеры (ТЭП).

При эксплуатации эти материалы обладают свойствами эластомеров, а перерабатываются как термопласты. Это высокотехнологичный и очень обширный круг материалов с таким же обширным диапазоном свойств [1].

Основные требования, которым должны удовлетворять материалы уплотнений гидроцилиндров:

• стойкость к воздействию гидравлических рабочих жидкостей, прежде всего маслобензостойкость;
• высокие эластичные свойства в рабочем диапазоне температур, т. е. низкая остаточная деформация после снятия нагрузки;

• рабочие температуры должны перекрывать диапазон работы гидравлики, а это от -40 °С до пиковых +100 -110 °С;

• достаточная твердость (90–95 ед.по Шору, шкала А), прежде всего для экструзийной стойкости;

• высокая абразивная износостойкость для надежной работы при наличии в гидрожидкости частиц абразива;

• технологичность переработки для снижения себестоимости изготовления.

Из всего многообразия ТЭП данным требованиям более всего удовлетворяют полиэфирные и полиуретановые. Еще совсем недавно полиуретановые ТЭП не могли конкурировать с полиэфирными ТЭП по рабочим температурам.

Но в последние годы появились марки термопластичных полиуретанов (ТПУ) с расширенным рабочим температурным диапазоном. Все ведущие производители уплотнений для гидроцилиндров применили эти материалы в своих производственных программах. На диаграмме (рис. 1) показаны сравнительные характеристики полиэфирных и полиуретановых ТЭП.

Рис. 1. Сравнение полиуретановых и полиэфирных ТЭП.

Максимальная оценка 10 баллов, и каждый круг диаграммы соответствует одному баллу. Как видим, ТПУ по сумме показателей превосходят полиэфирные ТЭП.

Применяемый полиуретан более требователен как к режимам литья и их стабильности, так и к качеству литейной оснастки по сравнению с использовавшимся полиэфиром. Это прежде всего относится к термостатированию литейной формы, системе впрыска и качеству изготовления формообразующих. Термопласт автомат должен обеспечивать высокую повторяемость установленных режимов литья и в отличие от машин общего назначения обеспечивать более точное литье.

При освоении нового материала все эти составляющие качества отливок были доведены до требуемого уровня.

Проектирование и изготовление прессформ для литья под давлением выполнено специалистами компании с применением современных подходов [2, 3]. Были приобретены лицензии и закуплены программные комплексы 3D-проектирования Autodesk Inventor. Пресс-формы проектировались и изготавливались на базе общеприменительных нормализованных деталей (плиты, направляющие, выталкиватели и т. д.). Была отработана оптимальная с точки зрения финансовых и временных затрат технология изготовления формообразующих высокой точности (6 квалитет).

Все это позволило существенно сократить освоение производства новых видов уплотнений гидроцилиндров и оперативно реагировать на требования рынка.

Основная тенденция развития современного объемного гидропривода – существенное возрастание интенсивности его работы, а значит, и увеличение рабочих давлений, скоростей и температур.

Удовлетворить эти требования одиночный уплотнительный элемент в большинстве случаев не в состоянии. Одно из самых эффективных решений для обеспечения бесперебойной работы гидроцилиндра в условиях высоких нагрузок – использование системы уплотнений. Такой подход широко используют ведущие производители уплотнений.

Как правило, системы уплотнений применяют для уплотнения штока, поскольку требования к герметичности уплотнений поршня все же несколько ниже и здесь выше допускаемые перетечки. На рис. 2 показана общая структурная схема системы уплотнений для штока гидроцилиндра.

Рис. 2. Вариант структурной схемы высоконадежной системы уплотнений штока.

Современная высоконадежная система штоковых уплотнений имеет два эшелона уплотнительной обороны – первичное и вторичное уплотнения. Первичное (или буферное) уплотнение непосредственно воспринимает высокое давление. Поэтому оно, как правило, изготавливается из материала с более высокой твердостью или имеет защитное кольцо для предотвращения экструзии. Для очень высоких давлений применяют и то и другое. Необходимо отметить, что первичное уплотнение должно допускать некоторую перетечку рабочей жидкости для обеспечения смазки вторичного уплотнения.

Вторичное уплотнение, "второй эшелон уплотнительной обороны", должно обеспечивать высокий уплотняющий эффект, высокую износостойкость, а также хороший обратный насосный эффект (обратное всасывание) при низком давлении.

В зависимости от типа вторичного уплотняющего элемента грязесъемник однонаправленного или двунаправленного действия дополняет систему, обеспечивая самую высокую степень надежности при работе, необходимую смазку уплотнительной системы и долговечность применяемых уплотнительных элементов.

Компания "ЭрДжиСи-трейд" серьезно работает в этом направлении. Все уплотнения новой линейки могут быть использованы как в качестве единичных уплотнений, так и в составе системы уплотнений для достижения максимального уплотнительного эффекта, повышения надежности и ресурса агрегата.

Первичные (буферные) уплотнения RGCTM с защитным кольцом противодавления серии RB дополнили ряд высокоскоростных первичных уплотнений R2, R3 и R4. Посадочные места уплотнений RB, R2 (исп.1), R3 соответствуют международному стандарту штоковых уплотнений ISO 7425/2, а уплотнений R4 – ISO 5597.

Штоковая манжета RG01 является оптимальным вторичным уплотнением. В то же время допускается ее использование в качестве единичного уплотнения при низких рабочих давлениях. RG17 в отличие от RG01 преимущественно применяется в качестве единичного уплотнения, особенно в высоконагруженных гидроцилиндрах.

К имеющейся линейке грязесъемников добавился грязесъемник WRS, а также освоено производство грязесъемника WR из нового материала – полиуретана. В дальнейшем планируется освоение грязесъемника двухстороннего действия, который позволит расширить возможные варианты комбинаций систем уплотнений с расширением диапазона рабочих условий их применения. Уверены, что производители гидроцилиндров, ремонтники гидроприводов по достоинству оценят нашу новую продукцию.

Г. А. Смирнов,
к. т. н., главный технический специалист
ООО "ЭрДжиСи-трейд"

Литература:

1. Холден Д., Крихельдорф Х.Р., Куирк Р. П. Термоэластопласты / Пер. с англ. 3-го издания под ред. Б. Л. Смирнова — СПб: Профессия, 2011. — 720 стр., ил.
2. Meнгec Г., Микаэли В., Морен П. Как делать литьевые формы / Пер. с англ. под ред. В. Г. Дувидзона, Э. Л. Калинчева. СПб: Профессия, 2007. – 640стр., ил.
3. Литье пластмасс под давлением / Т. А. Оссвальд, Л. Ш. Тунг, П. Дж Грэманн; под ред. Э. Л. Калинчева. СПб: Профессия, 2006. – 712 стр., ил.