Монтаж уплотнительных колец без повреждений

Почти любой отказ кольца сразу после сборки оставляет на нём след, по которому видно, что произошло. Продольный надрез вдоль сечения появляется от резьбы или острой кромки, спиральная полоса от скручивания, срезанный край от зажатия кольца между торцами крышки. Ни один из этих дефектов не связан с качеством кольца: размер и материал были верными, а кольцо испортили за несколько секунд на верстаке.

Перед сборкой проверяют кольцо, канавку и путь кольца

Узел разбирают только остановленным, со сброшенным давлением и остывшим; гидроаккумуляторы и полости под давлением перед этим разряжают по регламенту предприятия. Кольцо сверяют с заказом по трём признакам: внутренний диаметр, сечение и материал. Внутренний диаметр и сечение меряют штангенциркулем без нажима, материал читают на упаковке или по цвету маркировки. Затем кольцо осматривают на свету: рабочая поверхность без облоя, пор, трещин и вмятин от хранения. Кольцо, пролежавшее несколько лет на солнце или у нагревателя, проверяют изгибом: на поверхности не должно появиться мелких трещин.

Канавку очищают от остатков старого кольца, стружки, герметика и абразива. Дно и стенки должны быть гладкими, без забоин и рисок, а кромки канавки скруглены. Заусенец высотой в десятую долю миллиметра режет кольцо так же, как нож. Геометрию канавки, если есть сомнения в размере, сверяют по чертежу узла, а глубину и ширину канавки под уплотнительное кольцо рассчитывают под заданное сечение.

Третья проверка часто выпадает из внимания: по чему кольцо пройдёт, прежде чем попадёт в канавку. Резьба штуцера, шлицы вала, шпоночный паз, поперечные отверстия в гильзе, острая кромка расточки. Каждое такое место отмечают до сборки, потому что именно оно определяет, понадобится ли гильза, лента или оправка.

Острые кромки закрывают гильзой и фаской

Монтажная гильза это тонкостенная втулка из пластика или металла, которая надевается на резьбу или шлицы. Кольцо скользит по гладкой поверхности гильзы и не касается витков. Для серийной сборки гильзы делают под каждый типоразмер, для ремонта хватает набора конусных оправок. Если гильзы нет, резьбу на время сборки обматывают тонкой лентой из фторопласта, но этот способ подходит только для единичных работ.

На валах и в отверстиях, через которые кольцо проходит при сборке, нужна заходная фаска. Справочник Parker O-Ring Handbook рекомендует фаску около 20° и притупление всех острых кромок металлических деталей (parker.com). Если фаски нет и сделать её нельзя, кольцо заводят через оправку с плавным конусом, а сборку ведут без перекоса деталей.

Смазку выбирают по материалу кольца и среде

Монтажная смазка уменьшает трение при надевании, удерживает кольцо в канавке и защищает его при первом ходе подвижного узла. Неподходящая смазка вредит сильнее, чем её отсутствие: кольцо набухает, теряет твёрдость и выдавливается в зазор через несколько дней работы. Ниже ориентир для марок общего назначения; марку смазки для пищевых, кислородных и вакуумных узлов берут только с допуском производителя смазки.

Строки про EPDM и силикон совпадают со справочником ERIKS по уплотнительным кольцам (o-ring.info): EPDM смазывают силиконовой смазкой, а для VMQ силиконовая смазка не рекомендуется. Смазку для уплотнений подбирают под рабочую среду и температуру узла.

Растяжение кольца проверяют расчётом до сборки

Для круглого кольца важны две цифры растяжения. При надевании через бурт или шток кольцо временно растягивают, и по справочнику ERIKS это растяжение по внутреннему диаметру не должно превышать 50 %. В канавке кольцо сидит с небольшим натягом, и здесь предел по тому же источнику 5–6 %: сильнее растянутое кольцо становится тоньше и хуже прижимается к стенкам.

Пример: кольцо 40 × 3 мм ставят в канавку штока с диаметром дна 41 мм, а по пути оно проходит через бурт диаметром 58 мм. Растяжение в канавке (41 − 40) / 40 = 2,5 %, это в пределах нормы. Растяжение на бурте (58 − 40) / 40 = 45 %, тоже допустимо, но близко к пределу, поэтому кольцо надевают по конусной оправке и дают ему несколько минут вернуться к размеру. Если бы бурт был 62 мм, растяжение составило бы 55 %, и для такого узла лучше подобрать другой порядок сборки.

Насколько уменьшится сечение в канавке, можно оценить по постоянству объёма резины. Пример: при растяжении на 5 % сечение 3 мм уменьшится примерно до 3 / √1,05 ≈ 2,93 мм, то есть на 2–3 %. Для статической канавки с обычным сжатием это некритично, а для мелкой канавки с малым запасом сжатия такая потеря уже заметна.

Сборка идёт в шесть шагов

1. Сверить кольцо с заказом: внутренний диаметр, сечение, материал, осмотр на свету.
2. Очистить и осмотреть канавку, притупить заусенцы.
3. Закрыть резьбу и шлицы гильзой или лентой, проверить фаски.
4. Смазать кольцо и сопрягаемые поверхности совместимой смазкой.
5. Надеть кольцо без скручивания и без растяжения сверх 50 %, уложить в канавку.
6. Проверить, что кольцо лежит ровно, собрать узел и испытать его без нагрузки.

Кольцо в отверстие ставят, сложив его «почкой», без острых заломов, затем расправляют пальцем по канавке. Инструмент для этого шага: пластиковые или латунные лопатки и крючки со скруглённым концом. Стальная отвёртка оставляет риски и на кольце, и на канавке.

Скручивание видно по линии маркером

Тонкое кольцо большого диаметра при надевании легко закручивается вокруг своей оси. Внешне оно лежит в канавке, но сечение повёрнуто, и с одной стороны прижим сильнее, чем с другой. В неподвижном соединении это даёт течь по слабой стороне, в подвижном кольцо продолжает закручиваться при каждом ходе и рвётся со спиральным следом: это спиральное разрушение кольца.

Простая проверка: до монтажа провести по наружной поверхности кольца тонкую линию маркером. После установки линия должна идти ровно по окружности. Если она уходит винтом, кольцо снимают и укладывают заново, проводя по нему пальцем в одном направлении.

Торцевые кольца и защитные шайбы требуют отдельного контроля

Кольцо в торцевой канавке под крышкой фильтра, насоса или корпуса клапана при закрытии часто сдвигается и попадает между торцами. Зажатое кольцо прорезается по месту зажима и течёт сразу. Перед затяжкой крышку прижимают без поворота, а затем по зазору проверяют, что кольцо не вылезло из канавки ни в одной точке. Капля монтажной смазки на дне канавки удерживает кольцо при сборке вертикальных крышек.

В гидравлике высокого давления рядом с кольцом ставят защитное кольцо, которое не даёт резине выдавиться в зазор. Его располагают со стороны, противоположной давлению, а при двустороннем давлении ставят два, по обе стороны. Забытая или переставленная шайба приводит к выдавливанию кольца уже в первые часы работы.

Риск сборки оценивают по светофору

Не каждое кольцо монтажник может поставить по общим правилам. Удобно до разборки отнести узел к одному из трёх уровней и от этого решать, кто и как будет собирать.

Красный уровень не означает, что узел нельзя собрать. Он означает, что кольцо, смазку и порядок сборки для него выбирают по документации, а не по привычке. Если документации нет, данные для подбора кольца собирают отдельно: среда, давление, температура, материал старого кольца и размеры канавки.

После сборки узел проверяют без нагрузки

Подвижный узел сначала проворачивают или прокачивают вручную: шток и вал должны двигаться без заеданий и рывков. Затем дают несколько циклов на малом давлении и осматривают стыки. Гидравлические узлы после этого испытывают рабочим давлением по регламенту предприятия. У гидроцилиндров порядок сборки и опрессовки отличается деталями, их учитывают при сборке гидроцилиндра.

Если течь появилась при первом пуске, узел разбирают и смотрят на снятое кольцо. Надрез вдоль кольца указывает на кромку или резьбу, спираль на скручивание, срезанный край на зазор или зажатие, набухание на смазку. По следу понятно, что менять в порядке сборки, прежде чем ставить следующее кольцо.

Как надеть уплотнительное кольцо через резьбу?

Уплотнительное кольцо надевают через резьбу по монтажной гильзе: тонкостенная втулка закрывает витки, и кольцо скользит по гладкой поверхности, не касаясь вершин резьбы. Кольцо и гильзу смазывают совместимой смазкой и продвигают без перекоса. Без гильзы на единичной сборке резьбу временно обматывают фторопластовой лентой, а кольцо осматривают после установки на предмет продольных надрезов.

Насколько можно растянуть кольцо при монтаже?

Резиновое уплотнительное кольцо при надевании растягивают по внутреннему диаметру не больше чем на 50 %, а в рабочей канавке натяг держат в пределах 5–6 %, по справочнику ERIKS. Растяжение считают как разность диаметра бурта или дна канавки и внутреннего диаметра кольца, делённую на внутренний диаметр. Сильнее растянутое кольцо теряет сечение и хуже уплотняет.

Что подготовить, если кольца нужны под узел без маркировки

Если старое кольцо разрушено, а маркировки нет, для замены нужны размеры канавки: диаметр дна, наружный диаметр и ширина, плюс давление, среда и температура. По ним подбирают сечение и материал. Наша компания производит уплотнительные кольца нестандартных размеров по чертежу, эскизу, фото или образцу, в том числе для насосов и гидравлики. Если узел относится к красному уровню, в заявке лучше сразу указать среду и давление: материал под такие условия подбирается после технической оценки, и это занимает больше времени, чем обычный повтор.