Как выбрать армированную манжету?

Армированные манжеты применяют в том случае, если следует обеспечить герметичность соединения с вращением на сравнительно высоких оборотах (до 20 м/с). Для вала диаметром 25 мм эта величина может достигать 15 000 об/мин.

Здесь уплотнение решает две задачи:

• исключает выход среды сквозь зазор;
• выдерживает механический износ от скольжения детали внутри отверстия.

Следует учесть, что ступень вала, непосредственно контактирующую с манжетой, выполняют с полем допуска на размер h9 и биением от 0,02 до 0,18 мм. Поверхность калят до твердости HRC 30..50. В сумме это дает постоянные микроудары и истирание упругого материала.

Обычные резиновые кольца и фигурные манжеты для гидравлики не рассчитаны на такие нагрузки и быстро приходят в негодность. Поэтому используют т.н. роторные уплотнения, усиленные стальной оснасткой.
Изделия подобного типа устанавливают на выходных валах редукторов и шпиндельных узлах. Их основное назначение – не дать маслу внутри корпуса под действием центробежной силы просочиться наружу. Поэтому армированные манжеты рассчитаны на высокую скорость вращения и низкое давление со стороны среды – не более 0,05 МПа.

Из чего состоит и как работает

Условно конструктивную схему уплотнения можно разделить на три составляющие:

• маслоотгонный гидродинамический рельеф;
• стальной каркас;
• браслетная пружина или кольцо.

Функцию герметизации соединения выполняет гибкий резиновый элемент: при монтаже манжеты он деформируется и плотно охватывает внутренний диаметр.

Для его изготовления используют эластомеры различных типов: бутадиен-нитрильный каучук, фторкаучук, силиконовый каучук. Материалы зарубежного производства обозначают как ECOPUR (в том числе H, T, S, G-типа), ECORUBBER-1,2,3 и ECOSIL. Конкретная марка резины определяет, в каких средах и при каких температурах способно работать уплотнение.

Стальной каркас жестко удерживает манжету в заданном конструктиве, не дает излишне деформироваться и искажать свои размеры под влиянием рабочей нагрузки. Его выполняют из углеродистых сталей.

Браслетная пружина (кольцо) служит усиливающим элементом. Она повышает суммарную жесткость прижатия резины к поверхности вращающейся детали. Для ее производства закладывают специальные пружинные стали с закалкой, а также используют материалы ECOMID и ECOTAL.

Стандартная конструкция армированной манжеты и технические требования к ней описаны

ГОСТ 8752-79. Стандарт предусматривает изготовление изделий двух типов:

• однокромочные – предотвращают вытекание среды с одной стороны;
• однокромочные с пыльником - предотвращают вытекание среды с одной стороны и попадание пыли с другой.

По указанному нормативу можно подобрать уплотнение для валов диаметром от 6 до 500 мм.

Выбор манжеты

Подбор выполняют по фактическом диаметру вала и расчетной скорости скольжения. Стандартные манжеты подходят для использования на режимах вплоть до 20 м/с (часть зарубежных каталогов предлагает модели исключительно до 15 м/с). Для высокоскоростных условий придется полностью переоборудовать выходной узел устройства.

Армированные уплотнения допустимо использовать в среде:

• минеральных масел;
• воды;
• дизельного топлива.

Уточняя материал для гибкого элемента манжеты, следует рассмотреть характер взаимодействия конкретной марки резины с рабочим веществом. Помимо прочего, учитывают температурный режим – в допустимом диапазоне от -60 до +170°С.

От свойств резины напрямую зависит средний срок наработки уплотнения. Так для бутадиен-нитрильных каучуков он составит 1000 часов, а для силиконовых и фторкаучуков – около 2500 часов.