Контактные уплотнения

Существует четыре типа наиболее распространённых контактных уплотнений:
  • манжетные уплотнения валов (рис. 1 и рис. 2)
  • V-образные уплотнения (рис. 3)
  • осевые уплотнения с хомутом (рис. 4)
  • механические уплотнения (рис. 5)
Как правило, выбор типа уплотнения для конкретной области применения зависит от его основного назначения (удержание смазочного материала или защита от проникновения загрязнений), типа смазочного материала (масло, пластичная смазка и т.д.) и рабочих условий (частота вращения, температура, уровень загрязнённости).

Манжетные уплотнения валов

Манжетные уплотнения валов (рис. 1 и рис. 2) представляют собой контактные уплотнения, в основном используемые в условиях смазывания маслом. Готовые к монтажу манжетные уплотнения обычно имеют внутреннее армирование металлом или металлический корпус, корпус и уплотняющую кромку из синтетического каучука, а также снабжены стягивающей кольцевой пружиной. Кромки уплотнения прижимаются к поверхности вала при помощи стягивающей пружины. В зависимости от материала уплотнения и типа удерживаемой и/или отражаемой среды манжетные уплотнения могут работать при температурах от –60 до +190 °C (–75 до 375 °F).
Сопряжённая с уплотнением поверхность — это часть вала, контактирующая с уплотняющей кромкой, которая имеет исключительную важность для эффективности уплотнения. Твёрдость сопряжённой поверхности должна быть не менее 55 HRC на глубине закалённого слоя не менее 0,3 мм. Шероховатость поверхности должна соответствовать требованиям ISO 4288:1996 и находиться в пределах Ra от 0,2 до 0,8 мкм. В условиях невысокой частоты вращения, хорошего смазывания и минимального уровня загрязнённости допускается меньшая твёрдость сопряжённой поверхности. Для устранения насосного эффекта, вызываемого винтовыми следами от шлифования, SKF рекомендует выполнять обработку поверхности врезным шлифованием.
Если главным предназначением манжетного уплотнения вала является удержание смазочного материала, кромка уплотнения должна быть обращена внутрь (рис. 1). Если главной целью является защита от проникновения загрязняющих веществ, кромка уплотнения должна быть обращена наружу от подшипника (рис. 2).

V-образные уплотнения

V-образные уплотнения (рис. 3) могут использоваться как при смазывании маслом, так и пластичной смазкой. Податливое резиновое кольцо V-образного уплотнения охватывает и вращается вместе с валом, при этом кромка уплотнения оказывает лёгкое осевое давление на неподвижную корпусную деталь. В зависимости от материала, из которых они изготовлены, V-образные уплотнения могут эксплуатироваться при температурах от –40 до +150 °C (–40 до 300 °F). Они просты в установке и допускают сравнительно большие угловые перекосы вала при малых частотах вращения.
Шероховатость сопряжённой поверхности Ra может быть в пределах от 2 до 3 мкм. При окружных скоростях, превышающих 8 м/с, корпус уплотнения должен иметь осевую механическую фиксацию на валу. При окружных скоростях выше 12 м/с корпус должен быть защищен от радиального отделения от вала под действием центробежных сил. Для этого может использоваться стальное штампованное удерживающее кольцо. Если окружная скорость превышает 15 м/с, уплотнительная кромка отрывается от уплотняемой поверхности, и контактное уплотнение превращается в щелевое уплотнение.
Эффективность V-образных уплотнений объясняется тем, что корпус уплотнения выполняет роль маслоотражательного кольца, предотвращающего попадание грязи и жидкостей. Поэтому при смазывании пластичной смазкой данные уплотнения обычно располагаются вне корпуса подшипника, , а при смазывании маслом они устанавливают внутри корпуса с направленной в сторону от подшипника кромкой. При использовании в качестве вторичного уплотнения V-образные кольца защищают первичное уплотнение от проникновения чрезмерного количества загрязняющих веществ и влаги.

Осевые уплотнения с хомутом

Осевые уплотнения с хомутом (рис. 4) используются в качестве вторичных уплотнений для валов больших диаметров в тех случаях, когда требуется защита первичного уплотнения. Они фиксируются на неподвижной детали при помощи хомута и обеспечивают осевое уплотнение вращающейся сопряжённой поверхности. Для этого типа уплотнений достаточно, если сопряжённая поверхность будет иметь шероховатость Ra = 2,5 мкм.

Механические уплотнения

Механические уплотнения (рис. 5) используются для уплотнения подшипников, смазываемых пластичной смазкой или маслом и работающих с относительно небольшими частотами вращения и в тяжёлых условиях. Они состоят из двух стальных колец с высококачественно обработанными торцевыми поверхностями и двух пластиковых тарельчатых пружин, которые обеспечивают фиксацию стальных поверхностей в корпусе и осевое сжатие уплотняющих торцевых поверхностей. Особые требования к обработке сопряжённых поверхностей в отверстии корпуса отсутствуют.

Другие уплотнения

Войлочные уплотнения (рис. 6) обычно применяются при смазывании пластичной смазкой. Эти уплотнения просты и экономичны, и могут использоваться при окружных скоростях до 4 м/с и рабочих температурах до +100 °C (205 °F). Уплотняемая поверхность должна быть отшлифована до шероховатости Ra ≤ 3,2 мкм. Эффективность войлочных уплотнений можно значительно повысить, если установить простое лабиринтное уплотнение в качестве вторичного уплотнения. Перед тем как вставить уплотнение в канавку корпуса, оно должно быть пропитано маслом при температуре около 80 °C (175 °F).
Металлические уплотнения (рис. 7) являются простыми, дешёвыми и компактными уплотнениями для подшипников, смазываемых пластичной смазкой, особенно для радиальных шарикоподшипников. Уплотнения фиксируются за счёт прижатия к корпусу наружным кольцом или к валу внутренним кольцом и оказывают упругое осевое давление на другое кольцо. После определённого периода приработки эти уплотнения превращаются в бесконтактные за счёт образования очень узкого щелевого зазора.
Дополнительная информация о поставляемых SKF уплотнениях приведена в разделе «Уплотнения для промышленных трансмиссий».
SKF logo