Кассетное уплотнение: устройство и где ставят

Кассетой в ремонтных службах называют уплотнение вала, которое приходит с завода одним неразборным узлом. Снаружи это металлическое кольцо, посаженное в корпус ступицы или моста. Внутри него стоит второе кольцо, которое садится на вал, и между ними прячутся все кромки. Обычный армированный сальник работает по поверхности вала. У кассеты главная кромка работает по втулке самого уплотнения, и вал её просто несёт.

Кассета собрана из двух колец, которые вращаются друг относительно друга

Наружное кольцо держится в расточке корпуса натягом, часто с обрезиненным или наполовину обрезиненным наружным диаметром. Внутреннее кольцо служит рабочей втулкой: на его наружной поверхности работает главная манжетная кромка с браслетной пружиной, а торцевой бортик служит опорой для вспомогательных кромок. В листе SKF на кассету MUD11 перечислены пружинная кромка, вторичные кромки, пружина из углеродистой стали по EN 10270-1 и стальная втулка по EN 10130 или EN 10139 (технический лист SKF 90×125 MUD11, 2026).

Главная кромка удерживает масло ступицы или моста. Вспомогательные кромки и лабиринт между кольцами отбивают грязь, воду и пыль снаружи, причём часть из них касается металла, а часть оставляет узкий извилистый зазор. Полость между кромками на заводе заполнена смазкой. Получается каскад: грязь, прошедшая первый барьер, упирается во второй, а до главной кромки доходит малая доля.

Какое кольцо вращается, зависит от конструкции узла. На неподвижной оси вращается ступица, и вместе с ней наружное кольцо. На ведущем валу моста вращается вал и посаженная на него втулка. От этого зависит ориентация кассеты при запрессовке, поэтому при снятии старого узла полезно сфотографировать, какой стороной он стоял.

Обычный сальник в ступице изнашивает вал и пропускает грязь

Армированная манжета по ГОСТ 8752 или DIN 3760 рассчитана на вал с подготовленной поверхностью: закалка, шлифовка, заданная шероховатость. Требования к валу для таких манжет и типы A, AS, B, BS задаёт стандарт на сальники DIN 3760, и для ступицы трактора они почти невыполнимы. Шейка оси после годов работы в воде и глине корродирует, на ней остаётся след от прежней кромки, а грязь стоит у самой манжеты.

Freudenberg объясняет выгоду кассеты так: готовая рабочая поверхность встроена в уплотнение, поэтому вал не нужно отдельно закаливать и шлифовать, и дополнительные пыльники не нужны (Design World о Cassette S4, 2017). Контакт кассеты с валом статический: внутреннее кольцо сидит на шейке неподвижно, и канавка на валу не появляется.

Чем кассетное уплотнение отличается от обычного сальника?

Кассетное уплотнение отличается от обычного сальника тем, что приходит со своей рабочей втулкой и набором пылезащитных кромок в одном закрытом корпусе. Главная кромка трётся о втулку кассеты, вал её только несёт, поэтому он не требует закалки и шлифовки и не изнашивается. Обычный сальник работает прямо по валу и имеет одну пыльниковую кромку, поэтому в ступицах тракторов и комбайнов, стоящих в грязи и воде, служит заметно меньше.

Можно ли заменить кассетное уплотнение обычным сальником?

Кассетное уплотнение ступицы обычным сальником заменять не принято, даже если внутренний и наружный диаметры совпали. Посадочное место под кассету шире, чем под манжету, шейка вала обычно сырая и без шлифовки под кромку. Защиту от грязи держали несколько кромок и лабиринт. Сальник на таком валу быстро прорезает канавку и пропускает воду к подшипнику. Временный выход возможен только по решению механика и на короткий срок до прихода кассеты.

Кассеты стоят там, где вал медленный, а снаружи грязь и вода

Основное место кассеты: ступицы передних и задних колёс тракторов, сельхозмашин, строительной и лесной техники. Тот же тип ставят на хвостовики главной передачи мостов, в ведущие колёса и катки гусеничных ходов, в оси прицепов. По данным Fersa, её кассеты входят в готовые ступичные узлы задних мостов грузовиков DAF и Volvo (Fersa, 2016). Полевая техника требует разных уплотнений сельхозтехники, от гидроцилиндров до опрыскивателей.

Давление на кассету небольшое. Это уплотнение масляной ванны без избыточного давления: в обзоре PIB типичная способность указана 0–0,34 бар, а превышение давления названо одной из причин течи (PIB Sales о кассетных уплотнениях, 2026). Если в мосту поднимается давление, сначала проверяют сапун, а не меняют кассету.

Окружную скорость кромки считают по диаметру вала и оборотам

Паспортный предел кассеты задают двумя числами: оборотами вала и окружной скоростью на кромке. Окружная скорость считается так: v = π × d × n / 60 000, где d в миллиметрах, n в об/мин, v в м/с. Для паспортного примера SKF: π × 90 × 200 / 60 000 = 0,94 м/с, ровно то значение, что стоит в листе на 90×125 MUD11.

Пример: трактор едет по дороге со скоростью 40 км/ч, радиус качения колеса 0,85 м. Колесо делает 40 000 / 60 / (2 × π × 0,85) ≈ 125 об/мин. На ступичной кассете с валом 150 мм окружная скорость получается π × 150 × 125 / 60 000 ≈ 0,98 м/с. На 50 км/ч обороты растут до 156 об/мин, скорость до 1,23 м/с. В поле при 8–10 км/ч та же кассета работает в четыре-пять раз медленнее.

Отсюда практический вывод: ступичная кассета, выбранная под полевую работу, на транспортных скоростях может выйти за свой предел и греться. Для таких случаев у производителей есть отдельные скоростные серии, например у Freudenberg исполнение HS-EVO для осей, которое не перегревает эластомер при движении по дороге.

Хвостовик главной передачи крутится быстрее колеса во столько раз, каково передаточное число колёсного редуктора и главной пары. Пример: колесо 125 об/мин, колёсный редуктор и главная пара вместе дают передаточное число 6, хвостовик 750 об/мин. На кассете 60 мм это π × 60 × 750 / 60 000 ≈ 2,36 м/с, в два с лишним раза больше, чем у ступицы. Поэтому кассету с хвостовика не заменяют ступичной того же размера, даже если она подошла по посадке.

Размер кассеты пишут с двумя ширинами

У обычного сальника три размера: d × D × B. У кассеты их четыре: d × D × B/b. Первая ширина относится к наружному кольцу, вторая к внутреннему, и они разные, потому что кольца смещены по оси. В листе SKF для кассеты 90×125 указаны ширина в корпусе B = 14,5 мм и ширина на валу b = 15,5 мм, а глубина расточки должна быть больше ширины минимум на 1 мм. В каталогах встречаются размеры 56×80×13/14,5, 85×110×13/14,5, 150×180×14,5/16.

Буквенная часть обозначения у каждого производителя своя. ST16, ST17, AO, MUD11, Cassette S4 говорят о профиле кромок, количестве лабиринтов и материале, но не переводятся друг в друга без каталога. Обозначение «R» у SKF означает NBR, «VV» означает FKM, у других заводов те же буквы могут значить иное.

Как читать размер кассетного уплотнения 90×125×14,5/15,5?

Размер кассетного уплотнения 90×125×14,5/15,5 читается так: 90 мм диаметр вала под внутреннее кольцо, 125 мм диаметр расточки корпуса под наружное кольцо, 14,5 мм ширина наружного кольца, 15,5 мм ширина внутреннего. Две ширины нужны потому, что кольца кассеты смещены друг относительно друга по оси. Глубину расточки корпуса берут больше ширины, по листу SKF минимум на 1 мм.

Материал кромок выбирают по температуре масла в ступице

Большинство ступичных кассет выпускают с кромками из NBR, для горячих узлов берут FKM. В обзоре PIB для серии MUD11 приведены диапазоны: исполнение R из NBR от −40 до +80 °C, исполнение VV из FKM от −20 до +120 °C. Это паспортные значения конкретной серии; для любой другой нитрильной или фторкаучуковой резины их не переносят.

Если машина зимует на улице и работает на коротких полевых переездах, обычно хватает NBR. Если она много ездит по дорогам с прицепом, масло в мосту прогревается, и выбор смещается к фторкаучуку. Чем отличается фторкаучук FKM от нитрильной резины, можно сравнить на странице материала; марка для конкретной машины берётся из каталога её изготовителя.

Кассету запрессовывают целиком, не разделяя кольца

Порядок, который дают производители: кассету запрессовывают в расточку корпуса, затем заводят вал. У SKF в листе указаны размеры оправки: для 90×125 малый диаметр 89,65 мм и наружный 115 мм, то есть оправка давит на оба кольца сразу и ставит их в заводское взаимное положение. Самодельная оправка, которая давит только на наружное кольцо, сдвигает его относительно внутреннего, и лабиринт раскрывается.

В обзоре PIB поле допуска вала дано h8, расточки H8, шероховатость обеих поверхностей Ra 1,6–3,2 мкм. Перед запрессовкой расточку очищают от старого герметика и заусенцев, кромки кассеты и смазку внутри не трогают. Кассету не разбирают для осмотра: собрать её обратно в заводское положение без пресса и оправки не получится.

Отдельно проверяют подшипник ступицы. Если преднатяг выставлен неверно или подшипник изношен, ступица качается, внутреннее кольцо кассеты гуляет относительно наружного, и новая кассета течёт уже через несколько часов. Порядок регулировки и момент затяжки гайки берут из руководства по ремонту машины.

Свою кассету по чертежу делают редко, окружение кассеты делают часто

Кассета состоит из штампованных стальных колец, привулканизированных кромок, втулки с точной поверхностью и заводской смазки, и собирается на специальной оснастке. Её покупают по каталожному номеру у изготовителя уплотнений или его дистрибьютора. Изготовить по образцу аналог кассеты можно только после отдельной технической оценки: нужны пресс-форма под кромки, штамп под кольца и испытание на стенде, а ресурс без испытаний обещать нельзя.

Вокруг кассеты в ступице и мосту стоит много деталей, которые делают по образцу или чертежу без такой оснастки: прокладки крышек ступиц и колёсных редукторов, уплотнительные кольца крышек и сапунов, резиновые пыльники, армированные манжеты нестандартных размеров для старых узлов без кассет. Такие манжеты и сальники и прокладки изготавливают по снятому образцу; деталь без чертежа присылают для заказа по образцу. Наша компания производит прокладки, уплотнения и РТИ по чертежу, эскизу, фото или образцу, работаем только с юрлицами и ИП, с НДС.

Матрица сравнивает четыре решения для медленного вала в грязи. Армированная манжета с пыльником работает прямо по валу и требует закалённой шлифованной шейки, а от грязи у неё одна кромка. Манжета с ремонтной втулкой закрывает износ вала, но защита от грязи остаётся прежней. Кассета приносит свою рабочую поверхность и несколько барьеров от грязи. Лабиринт с манжетой хорош на быстрых валах, где контактные кромки греются.

Карточка кассеты на каждую машину экономит сезон

Кассеты ломаются не по одной, а сериями: одинаковые машины одного парка работают в одной грязи и выходят на ремонт в одну и ту же неделю перед посевной или уборкой. Поэтому на каждую позицию заводят карточку, где все данные записаны один раз и не ищутся заново при каждом ремонте.

В карточке кассеты держат: модель машины и место установки (передняя ступица, задняя ступица, хвостовик, каток), каталожный номер изготовителя машины и кросс-номера уплотнения, полный размер d × D × B/b, материал кромок, фото установленного узла с ориентацией колец, дату установки и наработку в моточасах на момент снятия, причину замены. По двум-трём записям в карточке видно средний интервал между заменами, и заказ на следующий сезон делают по нему, не дожидаясь течи.

Пример: на ступицах парка из шести одинаковых тракторов кассеты меняли через 1 800 и 2 100 моточасов, а годовая наработка машины около 900 моточасов. Значит, замена на каждой машине приходится примерно раз в два года, и на следующий год нужен комплект на три машины, по две кассеты на мост. Цифры здесь условные; в своей карточке их берут из журнала ремонтов.

Сопутствующие детали ступицы, сделанные по образцу, получают артикул вида P-000123, и повторный заказ идёт по нему без нового замера. Если в той же карточке записан номер кассеты и интервал её замены, комплект на ремонт ступицы собирается одним списком. Как выбрать уплотнение для других подшипниковых узлов, где кассета не нужна, сравнивает статья об уплотнении подшипника.

Перед заказом снимите четыре размера и номер

Старую кассету снимают и смотрят на торец наружного кольца: там выбит номер изготовителя и иногда размер. Если номер читается, заказ по нему самый надёжный. Если номер стёрт, штангенциркулем меряют внутренний диаметр внутреннего кольца, наружный диаметр наружного кольца и обе ширины, а заодно диаметр шейки вала и глубину расточки. Эти шесть чисел, модель машины и место установки уже дают подобрать кассету по каталогу.

Для деталей вокруг кассеты достаточно прислать снятую прокладку или кольцо как образец и указать масло, которое залито в мост или ступицу. Если узел старый и кассеты в нём нет, а сальник течёт каждый сезон, вопрос к изготовителю звучит так: какой диаметр и твёрдость у шейки вала, и есть ли место в расточке под кассету с двумя ширинами.