Уплотнительные кольца большого диаметра: как изготавливают

Чем крупнее кольцо, тем меньше оно похоже на каталожное изделие. Стандартные ряды кончаются на сотнях миллиметров, а нестандартный размер требует технологии, которая не зависит от пресс-формы под каждый диаметр. Сам чертёж уплотнительного кольца оформляют по общим правилам; для большого кольца к чертежу добавляются выбор технологии и проверка стыка, длины и упаковки до запуска.

Три технологии делят крупные кольца по серии и движению

Для единичного кольца диаметром 1–3 м в неподвижном узле почти всегда выбирают шнур с вулканизированным стыком. Для серии одинаковых колец считают пресс-форму. Для подвижного узла вопрос решает точёное кольцо или манжета, потому что стык шнура в трении изнашивается иначе, чем остальное кольцо.

Стык шнура решает судьбу кольца

Шнур нужного сечения режут по расчётной длине, торцы закладывают в разъёмную форму с прослойкой сырой смеси того же типа и вулканизуют под давлением и нагревом. Резина в стыке сшивается в одно целое со шнуром, без клея. Для такой работы нужны технология и оснастка стыковки колец и рамок.

Хороший стык виден при осмотре: сечение без ступеньки, без пор и без валика облоя, при растяжении рукой стык не раскрывается и не белеет. Пример: ступенька 0,3 мм на сечении 10 мм уменьшает сжатие в этом месте на 3 процентных пункта, и узел начинает течь именно по стыку. У вулканизации стыка шнура есть свой порядок и типичные дефекты.

Пресс-форма окупается только на повторяющемся заказе

Формовое кольцо большого диаметра получается без стыка и с точным сечением по всему контуру. Цена за это в оснастке: пресс-форма для формовой детали стоит ориентировочно от 25 000 ₽, с НДС, точная цена в КП, а для кольца диаметром больше метра она заметно дороже и требует пресса с крупными плитами. Из чего складывается цена и срок такой оснастки, видно по устройству пресс-формы для РТИ.

Решение складывается из трёх вопросов. Сколько колец нужно в год, есть ли у узла движение и допускает ли конструкция стык. Если колец два в год, узел неподвижный и стык допустим, оснастка не окупится.

Точёные кольца работают там, где шнур не справится

Поршневые и направляющие кольца крупных гидроцилиндров, кольца поворотных узлов и уплотнения в химических средах точат из полиуретана, капролона или фторопласта. Заготовкой служит литая или прессованная втулка, кольцо получает точное сечение и не имеет стыка. Ограничение одно: диаметр заготовки и станка.

Фторопластовое кольцо большого диаметра под постоянной нагрузкой медленно ползёт, поэтому в неподвижном узле его применяют с ограничением по канавке, а для подвижного узла подбирают марку с наполнителем.

Допуск на диаметр у больших колец измеряется миллиметрами

Для колец круглого сечения допуск внутреннего диаметра растёт с размером. В таблице допусков по ISO 3601-1, класс B, опубликованной поставщиком колец PSP, для внутреннего диаметра 640 мм допуск составляет ±4,28 мм, а для сечения 5,33 мм ±0,13 мм (PSP, Tolerances for Metric O-Rings). Для кольца в метры допуск по диаметру по той же логике ещё больше.

Отсюда практический вывод. У большого кольца важнее точность сечения и стыка, чем внутренний диаметр в свободном состоянии: кольцо из эластичной резины уложится в канавку с растяжением или поджатием в пределах нескольких процентов. Поэтому в заказе рядом с внутренним диаметром указывают длину по средней линии или длину канавки и допуск на неё.

Длину шнура считают по средней линии канавки

Пример: торцевая канавка крышки аппарата, наружная стенка 1 200 мм, давление изнутри, сечение 12 мм. Кольцо должно прилегать к наружной стенке, его наружный диаметр 1 200 мм, внутренний 1 176 мм, средний 1 188 мм. Длина шнура по средней линии π × 1 188 ≈ 3 732 мм.

Длину канавки большого диаметра надёжнее мерить рулеткой по дну или по стенке, чем считать по диаметру, измеренному в одном направлении: крышка диаметром больше метра часто овальная на несколько миллиметров. Приёмы замера больших контуров собраны в инструкции, как измерить большую прокладку.

Чек-лист перед запуском крупного кольца в работу

Ошибка в большом кольце обходится дороже, чем в малом: шнур уже отрезан, стык завулканизирован, переделка требует нового куска. Поэтому до запуска сверяют весь список, а не только размер:

• утверждён эскиз или чертёж с ревизией и датой замера;
• указаны сечение с допуском и длина по средней линии или диаметр канавки;
• количество на узел и запас;
• материал, твёрдость по Шору A и условия: среда, температура, давление;
• технология: вулканизированный стык, формование или точение;
• требования к стыку и способ его проверки при приёмке;
• упаковка: бухта или восьмёрка, радиус изгиба, стык на прямом участке;
• срок, цена с НДС, условия оплаты;
• документы на материал и адрес доставки с учётом габарита.

Каждый пункт закрывает конкретный отказ. Неподписанная ревизия даёт кольцо по старому замеру, отсутствие длины по средней линии даёт волну в канавке, отсутствие требований к стыку оставляет спор при приёмке без критерия.

Ответы о кольцах большого диаметра

Как изготавливают уплотнительное кольцо диаметром больше метра?

Уплотнительное кольцо диаметром больше метра чаще всего изготавливают из шнура нужного сечения: шнур режут по длине средней линии канавки, а торцы соединяют вулканизацией в разъёмной форме с прослойкой сырой смеси. Стык получается монолитным и держит сжатие в неподвижном узле. Для серий делают пресс-форму, для подвижных узлов кольцо точат из полиуретана или фторопласта.

Какой допуск на диаметр у большого уплотнительного кольца?

Допуск внутреннего диаметра уплотнительного кольца растёт с размером: в таблице по ISO 3601-1, класс B, у кольца 640 мм он составляет ±4,28 мм, а допуск сечения 5,33 мм всего ±0,13 мм. Для колец больше метра допуск по диаметру ещё шире. Поэтому для большого кольца важнее точное сечение, ровный стык и длина по средней линии канавки.

Почему большое кольцо собирается волной в канавке?

Большое уплотнительное кольцо собирается волной, когда его длина по средней линии больше длины канавки: лишние 30–40 мм на окружности в три с лишним метра некуда деть, и резина выгибается. Причина обычно в расчёте по старому растянутому кольцу или по диаметру, измеренному в одном направлении. Длину канавки меряют рулеткой по контуру, а шнур режут с поправкой не больше нескольких десятых процента.

Данные для расчёта кольца большого диаметра

Для расчёта нужны сечение, длина канавки по контуру или её диаметр в двух направлениях, вид канавки (торцевая, на валу, в корпусе) и сторона давления, а также материал или среда, температура, давление и количество. Замеры на крышках аппаратов и затворах ведут на остановленном оборудовании после сброса давления, охлаждения и промывки, силами допущенного персонала.

Пример расчёта со страницы цен: кольцо 246 × 5,33 из NBR 70 Shore A из шнура с вулканизацией, партия 6 шт., около 650 ₽ за штуку, ориентировочно, с НДС, точная цена в КП. Сумма такой партии меньше минимального заказа, и к оплате минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС. Для колец диаметром в метры цену считают по длине шнура, сечению и материалу, и уплотнительные кольца нестандартных размеров рассчитывают по присланному эскизу канавки.