Направляющие кольца гидроцилиндра: ленты, материалы, подбор

Гидроцилиндр держится на двух видах деталей: уплотнения не пропускают жидкость, направляющие несут поршень и шток. Если направляющая сработалась, нагрузка ложится на манжету, кромка изнашивается с одной стороны, а сталь начинает касаться стали. Направляющие входят в состав комплекта гидроцилиндра и в спецификацию, по которой делают уплотнения гидроцилиндров по образцу, но подбирают их по своим правилам: по материалу, размеру канавки, боковой нагрузке и зазору в разрезе.

Направляющее кольцо несёт поршень, но не уплотняет

Под давлением жидкость проходит через направляющую свободно: в разрезе оставлен зазор, а сама лента лежит в канавке без натяга. Её задача механическая. На поршне она держит гильзу, на штоке держит крышку, и между металлом остаётся зазор в несколько десятых миллиметра.

Отсюда следствие для ремонта. Течь по штоку не лечится заменой направляющих, а задиры на зеркале не лечатся новыми манжетами. Если поршень сел на гильзу, первыми нужно менять направляющие, иначе новые манжеты повторят судьбу старых за несколько недель.

Лента режется по окружности, кольцо точится под канавку

Направляющие бывают двух видов. Лента прямоугольного сечения поставляется бухтой, её отрезают по длине окружности канавки и укладывают с зазором в разрезе. Одна бухта закрывает много диаметров, поэтому ленты удобны для ремонта и для крупных цилиндров. Кольцо вытачивают из втулки под конкретный диаметр и разрезают; оно жёстче, точнее держит толщину и проще в сборке на конвейере.

В каталогах метрические направляющие из ткани со смолой выпускают толщиной 2,0, 2,5, 3,0 и 4,0 мм, шириной от 5,6 до 50 мм на диаметры от 25 до 300 мм (каталог wear rings, sealingaustralia.com.au). Под нестандартную канавку старого цилиндра кольцо делают механической обработкой по замеру и обычно вносят в одну спецификацию с манжетами на изготовление уплотнений гидроцилиндров.

Материал выбирают по жидкости, скорости и нагрузке

Три вопроса закрывают выбор почти всегда: какая жидкость в цилиндре, с какой скоростью ходит шток и насколько велика боковая нагрузка. Свойства в таблице даны как ориентир для марок общего назначения; марку фиксируют в КП.

Ограничения по скорости ткани и по набуханию полиамида взяты из того же каталога; про PTFE там прямо сказано, что его ставят только при низком удельном давлении. У текстолита своё поведение в маслах и при ремонте, а капролон с PTFE для втулок сравнивают по правилам выбора капролон или фторопласт.

Дерево читают так. Если жидкость водосодержащая, полиамид исключают: при скорости выше 0,5 м/с берут PTFE с углеродом, при меньшей ткань со смолой. На минеральном масле при больших боковых нагрузках и ударах ставят ткань со смолой, а при умеренной нагрузке и быстрых ходах PTFE с бронзой или полиамид.

Толщина и выступ задают зазор поршня к гильзе

Радиальную толщину направляющей берут от канавки: глубина канавки плюс выступ, который оставляет металлу зазор к ответной поверхности. Пример: гильза 100 мм, поршень 99,0 мм, канавка под направляющую выточена до диаметра 95,0 мм, то есть глубиной 2,0 мм на сторону, а лента толщиной 2,5 мм. Поршень висит на ленте, и между сталью поршня и гильзой остаётся около 0,5 мм на сторону.

Если ленту взять тоньше, например 2,0 мм вместо 2,5, поршень ляжет на гильзу при первой боковой нагрузке. Толще, и лента не войдёт в гильзу или будет зажата так, что поднимется трение. Поэтому толщину старой направляющей замеряют для информации, а размер новой считают по канавке и диаметру гильзы, с допусками из чертежа цилиндра.

Ширину и число колец проверяют по боковой нагрузке

Боковая сила на поршень и шток возникает от веса самого цилиндра, от рычагов стрелы и от того, что груз толкают не по оси. Направляющая воспринимает её на проекции площади: диаметр, умноженный на ширину. Допустимое удельное давление берут из паспорта материала с запасом, потому что нагрузка распределяется по ленте неравномерно.

Пример проверки, цифры условные: поршень 100 мм, лента шириной 15 мм, боковая сила 6 кН. Проекция 100 × 15 = 1 500 мм², давление 4 Н/мм². Если паспорт материала разрешает 15 Н/мм² и принят запас в три раза, допустимо 5 Н/мм², одной ленты хватает впритык. На стреле с ударами такой запас мал, и ставят вторую ленту или переходят на ткань со смолой, у которой допустимое давление выше.

Расстояние между двумя направляющими тоже работает: чем оно больше, тем меньше перекос поршня и тем ровнее нагрузка на каждую ленту. Несколько направляющих заводят в гильзу по порядку сборки гидроцилиндра, чтобы ленты не сместились из канавок.

Зазор в разрезе считают по нагреву

Наполненный PTFE расширяется при нагреве в несколько раз сильнее стали. Лента, уложенная встык при +20 °C, на горячем цилиндре упирается концами и выпирает из канавки. Зазор в разрезе оценивают по разнице расширения.

Пример, коэффициенты ориентировочные: канавка диаметром 95 мм, длина окружности около 298 мм, нагрев с +20 до +80 °C. При коэффициенте расширения наполненного PTFE около 10 × 10⁻⁵ 1/K и стали 1,2 × 10⁻⁵ 1/K разница даёт 298 × 8,8 × 10⁻⁵ × 60 ≈ 1,6 мм. Зазор в разрезе берут не меньше этой величины с запасом. Для полиамида и ткани со смолой расширение меньше, и зазор меньше. Тип разреза влияет на грязь: косой и ступенчатый пропускают меньше частиц, чем прямой.

Изношенная направляющая показывает, откуда пришла нагрузка

Цилиндр снимают и разбирают после опускания или фиксации рабочего органа и сброса давления в контуре. Снятая направляющая подсказывает, что менять кроме неё:

Если задиры уже есть на гильзе или штоке, одной заменой направляющих не обойтись: поверхность восстанавливают, иначе новые детали изнашиваются быстрее старых.

Что такое направляющие кольца гидроцилиндра?

Направляющие кольца гидроцилиндра это разрезные кольца или ленты из PTFE с наполнителем, ткани со смолой, полиамида или полиацеталя, которые стоят на поршне и в крышке рядом с уплотнениями. Они центрируют поршень и шток, принимают боковую нагрузку и не дают стали касаться стали. Жидкость они не держат: эту работу выполняют манжеты и кольца.

Какой зазор оставлять в разрезе направляющей ленты?

Зазор в разрезе направляющей ленты из наполненного PTFE считают по нагреву: длина окружности канавки, умноженная на разницу коэффициентов расширения PTFE и стали и на перепад температуры. Пример: для канавки 95 мм и нагрева на 60 °C получается около 1,6 мм. Без зазора лента на горячем цилиндре выпирает из канавки и заклинивает поршень.

Когда менять направляющие кольца гидроцилиндра?

Направляющие кольца гидроцилиндра меняют при каждом ремонте с заменой манжет, даже если износ на вид небольшой: несколько десятых миллиметра по толщине съедают зазор между поршнем и гильзой. Внепланово их меняют при люфте штока, задирах на зеркале и одностороннем износе манжет. Частицы бронзы или пластика в масле тоже указывают на износ направляющих.

Партию направляющих сверяют по девяти строкам до запуска

Направляющие выглядят простыми, и именно поэтому в заказе часто не хватает одной строки, после которой лента не встаёт в канавку. Перед запуском партии сверяют:

• вид: лента в бухте или точёное кольцо с разрезом;
• материал с указанием наполнителя: PTFE с бронзой, PTFE с углеродом, ткань со смолой, полиамид;
• диаметр гильзы или штока и диаметр дна канавки с допусками;
• ширину канавки и ширину направляющей;
• радиальную толщину с допуском;
• тип разреза и зазор в нём при +20 °C;
• рабочую жидкость, температуру и скорость штока;
• количество на цилиндр и на партию, расход в год;
• ревизию чертежа или источник размеров: чертёж, замер канавки, образец.

Строку, заполненную предположением изготовителя, в КП отмечают отдельно от ваших данных. Направляющие из фторопласта относятся к деталям из PTFE, кольца из полиамида и полиацеталя к деталям из инженерных пластиков. Для цилиндров спецтехники с высоким давлением и ударной нагрузкой размер и материал утверждают после технической оценки узла, по чертежу цилиндра или замеру канавок.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.