Кольцо прямоугольного сечения: где лучше круглого и как заказать

По форме сечение бывает квадратным, когда ширина равна высоте, и вытянутым прямоугольником, когда кольцо больше похоже на плоскую шайбу. Материал тот же, что у других РТИ: резина NBR, EPDM, FKM, силикон, а для износа полиуретан и фторопласт.

Прямоугольное кольцо выигрывает у круглого в четырёх узлах

Первый узел: широкая плоская канавка на крышке, корпусе фильтра или фланце. Круглое кольцо в такой канавке занимает узкую полосу и при сборке может уйти в сторону, прямоугольное заполняет паз по ширине и садится на место без поддержки. Второй узел: торцевой паз люка, смотрового окна или крышки бака, где кольцо работает под затяжкой болтов. Здесь работает то, что кольцо не перекатывается и не скручивается, когда крышку прижимают с перекосом.

Третий узел: штуцер, пробка или заглушка, которые прижимают кольцо торцом к корпусу. Плоская опорная поверхность прямоугольного сечения передаёт усилие затяжки ровнее, и кольцо меньше режется о кромку резьбового отверстия. Четвёртый узел: неподвижный стык с неровными или широкими поверхностями, например литой корпус без механической обработки, где круглому кольцу не хватает площади контакта.

Есть и пятый случай, уже не про резину. Кольца прямоугольного сечения из полиуретана работают бандажами роликов и опорами, а из фторопласта стоят защитными и направляющими кольцами в гидравлике. Сравнение пяти профилей колец по типу движения и давлению мы собрали в обзоре, как выбрать тип кольцевого уплотнения.

Круглое кольцо надёжнее там, где есть ход и давление

Прямоугольное резиновое кольцо прижимается к движущейся поверхности широкой полосой, поэтому трение у него выше, чем у круглого того же размера. На штоке с частым ходом оно греется и истирается, а при остановке прилипает к металлу и даёт рывок при страгивании. Для подвижного узла с регулярным ходом этот профиль выбирают только по прямому требованию чертежа.

Давление тоже работает против прямоугольного сечения. Острые углы резины первыми затекают в зазор между деталями, и при высоком давлении кольцо выдавливается быстрее круглого. Если узел работает под давлением и зазор нельзя уменьшить, нужен более твёрдый материал, защитное кольцо из фторопласта или вообще другой профиль.

Третий минус касается монтажа. Прямоугольное кольцо хуже растягивается на вал и не прощает перекоса в канавке: если при сборке оно легло на ребро, уплотнения не будет. Круглое кольцо в той же ситуации проворачивается и садится само.

Где кольцо прямоугольного сечения лучше круглого?

Кольцо прямоугольного сечения лучше круглого в неподвижных соединениях с плоской или торцевой канавкой, под штуцерами и пробками, в крышках люков и смотровых окон и на необработанных широких поверхностях. В таких узлах оно заполняет паз, не скручивается при затяжке и прижимается полосой. На штоках с частым ходом и при высоком давлении с зазором круглое кольцо или манжета работают надёжнее.

Высоту кольца задают глубиной канавки, ширину оставляют меньше паза

Размер прямоугольного кольца нельзя переписать из таблицы, как у круглого по ГОСТ 9833-73. Его считают от канавки. Высота кольца больше глубины паза на величину поджатия, ширина меньше ширины паза, чтобы резине было куда расширяться при сжатии и нагреве. Если заполнить паз целиком, сжатой резине деваться некуда, и при затяжке её выдавит в зазор.

Пример: торцевая канавка шириной 5 мм и глубиной 3 мм, вода до +60 °C. Высоту кольца берём 3,6 мм, это поджатие 0,6 мм, то есть около 17 % от высоты кольца. Ширину берём 4,4 мм. Площадь сечения кольца 3,6 × 4,4 = 15,8 мм², площадь паза 5 × 3 = 15 мм². Получается, что сжатое кольцо займёт весь паз, а места на расширение не останется.

Значит, ширину надо уменьшить. При ширине 3,8 мм площадь кольца 13,7 мм², это около 91 % площади паза. Для резины общего назначения ориентир заполнения паза не выше 85–90 %, поэтому выбираем 3,6 × 3,6 мм с площадью 13 мм² и заполнением около 86 %. Числа в примере условные, для вашего узла поджатие и ширину пересчитывают по фактической канавке и материалу.

Общая логика расчёта канавки с поджатием и заполнением для круглых колец изложена в материале про канавку под уплотнительное кольцо, к прямоугольному сечению из неё переносится правило запаса на расширение.

Материал выбирают по среде, а температура задаёт рамки

Профиль кольца на стойкость к среде не влияет, поэтому материал подбирают так же, как для круглого: по среде, температуре и давлению. Отличие одно: у прямоугольного кольца больше объём резины в пазу, и тепловое расширение заметнее, поэтому при горячей среде запас по ширине нужен больше.

На схеме ориентиры для марок общего назначения. NBR от −30 до +100 °C для масла и топлива. EPDM от −40 до +130 °C для воды, пара низкого давления и моющих растворов, масла он не переносит. FKM от −20 до +200 °C для горячего масла и многих химических сред. Силикон от −55 до +200 °C для пищевых сред и широкого перепада температур без механической нагрузки. Полиуретан от −30 до +80 °C, где важны износ и стойкость к выдавливанию. Конкретная марка и её пределы фиксируются в КП.

Технологию выбирают по размеру и партии

Прямоугольное сечение удобно тем, что его не обязательно формовать. Кольцо с высотой до толщины листа вырезают из пластины на плоттере или гидроабразивом: так получают и большие диаметры, и нестандартные пары внутреннего и наружного размера без оснастки. Высоту в этом случае задаёт толщина листа, и её допуск равен допуску пластины.

Нарезка из трубки годится, когда есть трубка с подходящими диаметрами, а высота кольца небольшая. Кольца большого диаметра склеивают или вулканизируют из шнура прямоугольного сечения, и у колец из шнура стык держит только при определённых условиях. Формование в пресс-форме оправдано для серии и для узлов, где нужен точный размер по всем граням.

Полиуретановые прямоугольные кольца получают литьём полиуретана или точением из заготовки. Фторопластовые точат из втулки. Для обоих материалов поджатие считают иначе, чем для резины: они почти не пружинят, и кольцо держит стык за счёт затяжки и точности посадки.

Данные для расчёта кольца закрывают вопросы с первого раза

Прямоугольное кольцо чаще всего заказывают без чертежа, по канавке или по старой детали. Чтобы расчёт не превратился в переписку, соберите сведения в одном сообщении.

Старое кольцо полезно как образец материала и формы, но не как образец размера. За время работы резина садится, высота уменьшается, а ширина растёт, поэтому высоту и ширину меряют по канавке, а кольцо прикладывают к заявке для сравнения. Если канавки нет и кольцо сидело между плоскими поверхностями, укажите усилие или момент затяжки болтов.

Какие размеры нужны для заказа кольца прямоугольного сечения?

Для заказа кольца прямоугольного сечения нужны диаметр канавки по дну и по стенке, её ширина и глубина, а также тип узла: торцевой паз, радиальная канавка или посадка под штуцер. По этим числам изготовитель считает внутренний и наружный диаметр кольца, высоту с поджатием и ширину с запасом на расширение. Без размеров канавки кольцо делают по старому образцу, но высоту тогда приходится назначать с допущением.

Кольца барабана сепаратора тоже бывают прямоугольного сечения, но у уплотнений сепаратора решают пищевой контакт и мойка.

Заказ без пресс-формы начинается с канавки

Наша компания производит уплотнительные кольца нестандартных размеров, в том числе прямоугольного и квадратного сечения, по чертежу, эскизу, образцу или размерам канавки, минимальный заказ 9 000 ₽ с НДС, от одной штуки. Если в заявке вы не знаете материал или давление, мы предложим вариант и подпишем в КП, что взято из ваших замеров, а что предположено нами, чтобы это можно было проверить до запуска.