содержание .. 24 25 26 27 ..
Parker Руководство по кольцам круглого сечения (2017 год) - часть 26
8 Терминология уплотнений
8.10.2 Коррозия, вызванная формированием
блицах содержится информация о различных газах с их коэф-
соляной кислоты
фициентами проницаемости.
Компаунды, содержащие хлор, такие как CR, ECO, CO и, в мень-
Следующая формула дает полезное приближение:
шей степени, ACM, склонны к выделению соляной кислоты и
L ≙ 0,4 × F × d1 × P × Q (1 - S)2,
образованию коррозии при использовании в условиях высоких
где:
температур или при ином воздействии на них окружающей сре-
L
≙ приблизительная скорость утечки (см3/с),
ды. Правильно составленные каучуковые смеси содержат под-
F
≙ коэффициент проницаемости (из таблицы),
ходящие стабилизаторы (например, оксиды металла), которые
d1
≙ внутренний диаметр уплотнительного кольца (мм),
ингибируют соляную кислоту. Соляная кислота также может
P
≙ дифференциальное давление (бар),
формироваться вокруг свободных от хлора компаундов (напри-
Q
≙ корректирующий коэффициент — зависит от сжатия
мер, SBR и NR), если они содержат органические комбинации
и смазывания поверхности (рис. 8.10),
хлора, такие как хлорированный парафин (огнезащитный).
S
≙ сжатие поперечного сечения уплотнительного коль-
ца, выраженное в десятых долях (например, сжатие
20 %, т. е. S = 0,20).
8.10.3 Электрохимическая коррозия
Результат данной формулы является всего лишь грубым при-
Формирование малых гальванических ячеек (локальных эле-
ближением, так как основан на газопроницаемости, которая ва-
ментов) является главным механизмом, отвечающим за кор-
рьируется у различных эластомеров с одинаковым полимером,
розию металлов. Гальваническая ячейка формируется при
и некоторых приблизительных допущениях.
соприкосновении двух различных благородных металлов. Про-
водящая жидкость, т. е. раствор электролита, является необхо-
К таким допущениям относятся:
димым условием для этих электрохимических процессов.
1. Поперечное сечение деформированного уплотнительного
кольца имеет прямоугольную форму.
Сплавы, выполненные из различных фаз металла или кристал-
2. Площадь сжатого уплотнительного кольца такая же, как и
лов, могут быть повреждены межкристаллитной коррозии при
у несжатого уплотнительного кольца.
формировании малых локальных ячеек.
3. Степень проницаемости газа пропорциональна дифферен-
циальному давлению.
Если электрохимическая коррозия преимущественно возника-
2,0
ет вблизи каучуковых компонентов (таких, как уплотнения), это
1,8
не обязательно означает, что причиной является каучуковый
1,6
1
компаунд.
1,4
1,2
Трудно сказать, до какой степени существует корреляция меж-
1,0
0,8
2
ду электрохимической коррозией и каучуком, как ответным
0,6
компонентом. Подразумевается, что между каучуком и метал-
0,4
лом скапливается конденсат, что в сочетании с другими отложе-
0,2
ниями вызывает электрохимическую коррозию. Тип металличе-
0
10
20
30
40
50
ского сплава, шероховатость поверхности, структура металла,
Сжатие [%]
температура и влажность — все эти факторы играют главную
1: сухое уплотнительное кольцо
роль в данном процессе.
2: уплотнительное кольцо, смазанное Parker Super-O-Lube
Рис. 8.10 Влияние сжатия уплотнительного кольца на скорость утечки, с
применением смазки и без
8.11 Скорость утечки газа
Все эластомеры позволяют газу под давлением проникать, проса-
чиваться и выходить из материала со стороны низкого давления.
Степень проницаемости зависит от типа газа, базового эластоме-
ра, температуры и давления. Проницаемость важна, к примеру,
для вакуумной и газовой технологии (см. раздел 6.12 «Гидравли-
ческие жидкости, безопасные для окружающей среды»).
Расчет скорости утечки
Скорость утечки как сумма:
Скорость утечки газа через уплотнительное кольцо может быть
a) диффузии через уплотнительное кольцо;
рассчитана как приближение, если известна степень проницае-
b) миграции газа через неравномерности поверхности в зонах уплотнения,
мости эластомера для рабочей температуры. В следующих та-
не полностью заполненных уплотнительным материалом.
Рис. 8.11
104
8 Терминология уплотнений
Среда: Водород
Среда: Гелий
базисный Компаунд Температура Коэффициент газо-
базисный
Компаунд
Температура
Коэффициент газо-
эластомер Parker
[°C]
проницаемости1)
эластомер
Parker
[°C]
проницаемости1)
SBR
-
25
32
SBR
-
25
12
SBR
-
50
76
IIR
-
25
7
IIR
-
35
16
IIR
-
150
240
IIR
-
125
280
EPM
-
25
20
EPDM
-
40
45
EPM
-
80
61
EPDM
-
90
350
EPM
-
150
320
FKM
-
90
160
FKM
V0747-75
25
13
CR
-
40
180
FKM
V0747-75
80
131
NBR
N0741-75
40
12
FKM
V0747-75
150
490
NBR
N0741-75
80
88
FVMQ
-
25
143
ACM
A0607-70
40
50
FVMQ
-
80
460
ACM
A0607-70
90
170
FVMQ
-
150
970
ACM
A0607-70
150
900
CR
C0557-70
25
7
TPU
-
40
5
CR
C0557-70
80
60
SBR
-
40
47
CR
C0557-70
150
187
SBR
-
120
540
NBR
N0674-70
25
8
VMQ
-
40
1000
NBR
N0674-70
80
66
VMQ
-
90
2000
ACM
A0607-70
25
16
VMQ
-
150
6000
ACM
A0607-70
80
110
1) Коэффициент газопроницаемости F × 10-8((см × см3)/см2 × с × бар).
ACM
A0607-70
150
310
Эти значения являются средними величинами различных результатов и
TPU
-
25
4
могут изменяться в зависимости от компаунда.
TPU
-
80
34
Таб. 8.3
SBR
-
25
17
VMQ
S0604-70
25
238
Среда: Азот
VMQ
S0604-70
80
560
базисный эласто- Температура [°C] Коэффициент га-
мер
зопроницаемости1)
VMQ
S0604-70
150
1250
SBR
25
4
1) Коэффициент газопроницаемости F × 10
-8
((см × см3)/см2 × с × бар).
SBR
50
14
Эти значения являются средними величинами различных результатов и
могут изменяться в зависимости от компаунда.
IIR
25
0,25
Таб. 8.5
IIR
50
1,25
FKM
30
0,25
Среда: Двуокись углерода
FKM
50
1
8
базисный эла-
Температура [°C] Коэффициент газо-
TPU
23
0,17
стомер
проницаемости1)
TPU
80
3,8
SBR
25
70
FVMQ
25
40
SBR
30
90
CR
30
1
SBR
50
200
CR
85
17
FVMQ
25
517
NBR
20
0,5
CR
25
17
NBR
80
14
CR
50
50
VMQ
30
150
NBR
20
6
VMQ
50
240
TPU
20
10
1) Коэффициент газопроницаемости F × 10-8((см × см3)/см2 × с × бар).
VMQ
20
1250
Эти значения являются средними величинами различных результатов и
1) Коэффициент газопроницаемости F × 10-8((см × см3)/см2 × с × бар).
могут изменяться в зависимости от компаунда.
Эти значения являются средними величинами различных результатов и
Таб. 8.4
могут изменяться в зависимости от компаунда.
Таб. 8.6
105
8 Терминология уплотнений
8.12 Твердость
8.13 Эффект Джоуля
Твердость описывается как сопротивление тела проникнове-
Если свободно подвешенная каучуковая полоса нагружается
нию более твердого тела определенной формы при указанной
весом, при последующем нагревании полоса сожмется и под-
силе сжатия в пределах определенного периода времени. Твер-
нимет нагрузку. Ненагруженная полоса, наоборот, при нагре-
дость измеряется в единицах по шкале Шора или IRHD (меж-
ве расширяется в соответствии с коэффициентом расширения
дународных единицах твердости резины). Сравнительные вели-
для данного каучука. Это явление сжатия называется эффек-
чины были определены на стандартных образцах и указаны в
том Джоуля и возникает только при нагреве предварительно
единицах шкалы Шора. Твердость обработанных компонентов
растянутого резинового объекта.
обычно измеряется в IRHD. Значения твердости, полученные
на обработанной детали, обычно отличаются от значений стан-
Пример:
дартных образцов, так как толщина детали, кривых поверхно-
Уплотнительное кольцо используется в качестве радиального
стей или значений, измеренных вокруг углов, не сравниваются,
уплотнения вала. При использовании уплотнительных колец с
и технологии измерения отличаются.
внутренним диаметром, который меньше диаметра вала, уплот-
нительное кольцо находится в напряженном состоянии. Из-за
Испытания твердости выполняются в соответствии со следую-
трения уплотнительное кольцо нагревается и сжимается. Это
щими стандартами:
приводит к еще большему трению и росту температуры. Вы-
• с определением твердости методом Шора, Шор A nach
ход из строя уплотнительного кольца характеризуется твердой
DIN ISO 7619-1;
и ломкой поверхностью уплотнительного кольца.
• с определением твердости вдавливанием шарика, IRHD,
nach DIN ISO 48, Verfahren M.
На практике это означает, что более широкие уплотнительные
кольца с контролируемым сжатием и внутренним диаметром,
Более мягкий материал уплотнительного кольца легче садится
превышающим диаметр вала на величину от 1 % до 3 %, долж-
в сверхтонкие неоднородности уплотняемой поверхности, чем
ны использоваться с зажатием кольца круглого сечения внеш-
более твердый материал. Это является преимуществом при
ней деталью посадочной канавки.
низком давлении системы; обычно высокое давление системы
оказывает такое воздействие с более твердым уплотнитель-
ным кольцом. По этой причине при работе с низким давлением
8.14 Хранение, время хранения и очистка
мы рекомендуем использовать уплотнительные кольца из бо-
эластомеров
лее мягких компаундов, так как они оказывают лучшее уплот-
нительное действие, чем твердые кольца. Для требовательных
условий применения, где сила, необходимая для деформации
При надлежащем хранении каучуковая продукция может со-
уплотнительного кольца, является критической, используйте
хранять свои свойства многие годы без каких-либо сущест-
информацию, указанную на рисунках 8.26-8.30. Силу, необхо-
венных изменений. Однако неблагоприятные условия хранения
димую для деформации уплотнительного кольца определенной
быстро сделают уплотнение непригодным для использования.
жесткости на определенный процент, можно найти в таблицах.
Например, это относится к большим уплотнительным кольцам,
Условия хранения
которые могут потребовать применения больших сил при сбор-
• Стандартные условия хранения, очистки и обслуживания ка-
ке или при использовании пластиковых элементов конструк-
учуковой продукции определены в стандартах DIN 7716 и ISO
ции, которые имеют меньшую механическую прочность, чем
2230. Ниже приведен точный перечень основных условий, ко-
металлы. В таких случаях упругость уплотнительного кольца
торые должны быть соблюдены в помещении для хранения:
может вызвать структурные искажения и деформацию элемен-
• Температура помещения около +15 °C, но не выше +25 °C.
тов конструкции.
• Нижний допустимый предел температуры до -10 °C, за
исключением хлорперенового каучука (CR), который не дол-
В динамических применениях твердость уплотнительного коль-
жен храниться при температуре ниже +12 °C.
ца имеет еще большее значение. Обычно можно сказать, что
• Относительная влажность ниже 65 %.
для одной и той же глубины посадочной канавки более твер-
• Атмосфера с умеренной вентиляцией без образования пыли.
дое уплотнительное кольцо проявляет более высокий срыв и
• Экранированные радиаторы, расположенные на минималь-
динамическое трение. С другой стороны, Более твердый ком-
ном расстоянии 1 м от хранимой продукции.
паунд, имеет меньший коэффициент трения. Более твердые
• Отсутствие прямого воздействия солнечных лучей.
компаунды имеют более высокую устойчивость к выдавлива-
• Отсутствие источников света с высоким содержанием уль-
нию в зазор. В системах высокого давления более твердые
трафиолета. Ультрафиолетовое излучение генерирует озон,
уплотнительные кольца используются для уплотнения фланцев;
который повреждает изделия из эластомера.
уплотнительные кольца с опорным кольцом Parbak® использу-
• Из соображений безопасности (пожарной опасности) в
ются в уплотнениях поршня или штока для предотвращения вы-
зоне хранения запрещена любая работа электрических
давливания в зазор.
устройств, двигателей и оборудования, склонного к искроо-
бразованию.
106
8 Терминология уплотнений
• Продукция должна храниться в запечатанных (запаянных)
светонепроницаемых полиэтиленовых пакетах и запакован-
ная в коробки.
• Изделия из эластомера должны храниться таким способом,
который предотвращает их деформацию.
• При хранении устройств с каучуковыми компонентами
должны использоваться только совместимые с эластомером
консерванты.
Рис. 8.12 Слева: нерастянутое уплотнительное кольцо, справа: растяну-
тое уплотнительное кольцо
Время хранения
Ключевым элементом, определяющим период хранения эла-
стомеров, является время вулканизации. На упаковочные па-
кеты компании Parker наносится дата изготовления. Например,
«1Q03» означает, что детали произведены в первом квартале
2003 года.
В качестве общего правила перед установкой следует прове-
рять надлежащее состояние изделий из эластомера. Негатив-
ные изменения, вызванные неправильным хранением, обычно
могут быть обнаружены при визуальной проверке. Сюда входят
следующие ключевые характеристики: загрязнение, растре-
скивание, отвердевание, умягчение, утолщение и потеря цвета.
Для критических или относящихся к безопасности примене-
ний рекомендуется следовать стандарту аэрокосмической про-
Растяжение внутреннего диаметра d1 [%]
мышленности DIN 9088, который ограничивает рекомендуемый
Рис. 8.13 Уменьшение диаметра поперечного сечения d2 из-за удлинения
период хранения 40 кварталами.
внутреннего диаметра d1
Этот период может быть увеличен после проведения провер-
ки деталей на соответствие указанным выше характеристикам.
Лаборатории заводов по изготовлению уплотнений Parker пре-
8.16 Обработка поверхности лицевых
доставляют потребителям услуги по проведению таких прове-
сторон уплотнения
рок.
Срок службы уплотнительного элемента помимо прочего в зна-
Период хранения заканчивается при установке компонентов.
чительной степени зависит от обработки ответной поверхности
уплотнения и нижней части паза. Между статическими и дина-
Очистка
мическими поверхностями существуют различия в отношении
Изделия из каучука должны очищаться с использованием чи-
значений шероховатости уплотнительных поверхностей. Раздел
стой ткани и прохладной воды. Применение бензина, бензола,
«Виды установки» содержит подробную информацию о различ-
скипидара и т.д. недопустимо. Острые и имеющие острые края
ных применениях и рекомендуемой максимальной шероховато-
8
объекты, например проволочные щетки, наждачная бумага и
сти поверхности. Идеальная обработка поверхности не может
т. д., не должны использоваться для очистки изделий. Сушка
быть достигнута. Как показано на рис. 8.14, поверхность может
изделий из каучука вблизи радиаторов/обогревателей не реко-
быть обработана с различными вариантами: от размерных от-
мендуется.
клонений (уровень 1 согласно DIN) до волнистости поверхности
(уровень 2) — и с разными степенями шероховатости (уровни
от 2 до 5). Данные уровни могут накладываться друг на друга.
8.15 Уменьшение поперечного сечения,
вызванное удлинением
При растяжении уплотнительного кольца его поперечное се-
чение становится овальным. Это изменение поперечного сече-
ния должно быть принято во внимание в критических условиях
a) размерные отклонения;
применения уплотнений, так как оно уменьшает деформацию
b) волнистость поверхности;
c) шероховатость;
диаметра уплотнительного кольца. На стадии проектирования
d) наложение (с a или b).
принимается в расчет корректирующий фактор глубины паза
Рис. 8.14 Структура обработки поверхности
t или h.
107
содержание .. 24 25 26 27 ..