Виды резиновых втулок: кабельные, опорные, амортизирующие, подшипники

Каждый вид отвечает за свою задачу: защитить кабель от кромки отверстия, держать стержень с поворотом, развязать агрегат по вибрации, закрыть проход вала или трубы, нести вал в воде или разделить металл по току. Поэтому описание втулки начинают со слов «втулка для…», и только потом идут размеры. Чаще всего резиновой втулкой называют каталожную кабельную втулку или втулку стабилизатора, и если серийный размер подходит, его и берут. Нестандартный диаметр, старый или импортный узел, резина под масло, мороз или нагрев: в этих случаях втулки на заказ делают по чертежу или образцу, а вид втулки из таблицы ниже подсказывает, какие данные для них собрать.

Шесть видов резиновых втулок различаются работой в узле

Твёрдость в таблице приведена как ориентир для марок общего назначения; для конкретной втулки её фиксируют в КП. Внутри одного вида разброс большой: кабельная втулка для лёгкого жгута и для силового кабеля в вибрирующем корпусе отличаются и толщиной стенки, и резиной.

Кабельная проходная втулка садится в лист по трём размерам

Проходная втулка вставляется в отверстие листа так, что лист заходит в кольцевой паз на её наружной стороне. Размер такой втулки определяют три числа заказчика: диаметр отверстия, толщина листа и наружный диаметр кабеля или жгута. Пример: лист 2 мм, отверстие 22 мм, кабель 10 мм. Дно паза делают равным отверстию или на 0,2–0,5 мм больше, чтобы втулка не болталась. Ширину паза берут на 0,1–0,3 мм больше толщины листа, около 2,2 мм, иначе втулку не завести в отверстие. Внутренний диаметр делают на 5–10 % меньше кабеля, это 9–9,5 мм, и резина обжимает изоляцию. Буртики с двух сторон перекрывают кромку минимум на 3 мм на сторону, отсюда наружный диаметр 28 мм и больше.

Если отверстие пробито без зачистки заусенца, буртик со стороны заусенца делают толще: тонкая резина прорезается за несколько месяцев вибрации. Для шкафов на улице берут EPDM или хлоропрен, для машин с маслом в зоне ввода берут NBR. Когда нужна не отдельная втулка, а плита с набором проходов под степень защиты IP, задача уже другая, и решается она в узле уплотнения кабельного ввода целиком.

Втулка стабилизатора и опоры работает на сжатие и поворот

Втулка стабилизатора охватывает стержень и зажимается скобой к раме. Резина в ней работает на сжатие от скобы и на сдвиг при повороте стержня, поэтому качание идёт за счёт деформации резины, без проскальзывания и без смазки. Втулка изнашивается, когда угол поворота больше, чем резина отдаёт деформацией: стержень начинает проворачиваться, появляются стук и люфт. Для серийных легковых машин такие втулки удобнее брать по каталожному номеру. Под заказ их делают для спецтехники, прицепов, сельхозмашин и промышленных тележек, где номера нет или он снят с производства.

Размеры задают по стержню и скобе: диаметр стержня, внутренний диаметр скобы в зажатом положении, ширина скобы, наличие разреза. Внутренний диаметр втулки делают на 0,5–1,5 мм меньше стержня, наружный на 1–2 мм больше скобы, тогда при затяжке стенка сжимается примерно на 1 мм, это 7–10 % при стенке 10–15 мм (пример для втулок 60–70 Shore A, точное значение задают в КП). Если втулка разбивается за сезон, переходят на полиуретан 80–90 Shore A; как считать такую втулку по удельному давлению, показано в расчёте полиуретановой втулки шарнира.

Амортизирующая втулка подбирается по осадке под нагрузкой

Амортизирующая втулка стоит между болтом крепления и кронштейном и развязывает их по вибрации. Работает она так же, как виброопора: изоляция начинается, когда частота колебаний агрегата заметно выше частоты, на которой качается сам агрегат на втулках. Чем мягче резина и больше осадка, тем ниже эта частота и лучше развязка, но тем сильнее агрегат качается при пуске. Осадку и нагрузку на каждую точку крепления для втулки считают так же, как для резиновых виброопор.

На практике втулку для вентилятора или кожуха берут из натурального каучука или смеси NR/SBR 40–55 Shore A, если масла рядом нет. Около двигателей и редукторов берут NBR, на улице EPDM или хлоропрен. Втулку под болт ставят обязательно со стальной дистанционной трубкой внутри: без неё затяжка болта пережимает резину, и развязки не остаётся.

Водяной подшипник из резины смазывается перекачиваемой водой

Резиновый подшипник скольжения устроен как втулка с продольными канавками на внутренней поверхности, запрессованная в металлическую обойму. Вода идёт по канавкам, смазывает вал и выносит песок: твёрдая частица вдавливается в резину и уходит в канавку, не царапая вал. Так устроены опоры погружных насосов, дейдвудные подшипники судов, нижние опоры мешалок. Работать насухо такой подшипник почти не может: без воды резина греется и истирается за минуты.

Для заказа нужны диаметр вала, внутренний диаметр обоймы, длина, число и профиль канавок, наличие абразива в воде. Резину берут износостойкую, обычно NBR 70–80 Shore A, и привулканизируют к латунной или стальной обойме; это работа по технологии обрезинивания металла, и срок по ней всегда назначают в КП.

Резину для втулки выбирают по маслу, улице и нагреву

Материал втулки определяется средой вокруг неё, а не только нагрузкой. Втулка из натурального каучука в масляной зоне набухает и теряет форму за несколько недель. Втулка из NBR на солнце без защиты покрывается трещинами. Поэтому в заявке пишут не только «резина», а что попадает на втулку и в каком диапазоне температур она работает.

Те же диапазоны текстом, как ориентир для марок общего назначения: натуральный каучук от −50 до +70 °C, NBR от −30 до +100 °C, хлоропрен от −40 до +100 °C, EPDM от −50 до +130 °C, силикон от −60 до +200 °C, литьевой полиуретан от −40 до +80 °C. NBR и полиуретан держат масло, EPDM масло не держит, зато стоек к воде, пару и улице. Силикон слаб на истирание и разрыв, поэтому во втулки с ударной нагрузкой его не ставят. Если среда смешанная, подбор идёт по самому жёсткому условию, а остальные проверяют; по жидкости ведут подбор материала уплотнения.

Натяг на ось и в отверстие считают от толщины стенки

Втулка, которая одновременно надета на ось и запрессована в отверстие, сжимается с двух сторон. Удобно считать суммарный натяг в процентах от толщины стенки: сумма натяга по внутреннему и наружному диаметру, делённая пополам, к толщине стенки. Пример: ось 20 мм, отверстие 32 мм, стенка в узле 6 мм. Втулка 19 × 33 мм даёт по 0,5 мм на сторону, вместе 1 мм на стенку 6 мм, около 17 %. Для мягкой амортизирующей втулки это много: резина потеряет податливость. Втулка 19,5 × 32,5 мм даёт около 8 %, такой натяг ближе к обычному для неподвижной посадки резины.

Мягкая резина 40–55 Shore A переносит больший натяг, чем жёсткая 75–80 Shore A, а полиуретан ещё меньший. В горячем узле добавляют расширение: у резины оно примерно на порядок больше, чем у стали, и втулка, посаженная с запасом при +20 °C, при +90 °C заклинивает ось. Поэтому для узлов выше +60 °C в заявку пишут рабочую температуру, а натяг пересчитывают под неё.

Способ производства втулки зависит от формы и партии

Трубку на втулки режут из серийного сортамента, поэтому размер ограничен рядом трубок; про ряд и ГОСТ сказано в обзоре резиновой трубки. Точение снимает это ограничение, но мягкая резина ниже 50 Shore A точится плохо, и для неё чаще берут формование. Пресс-форма для формовой детали стоит ориентировочно от 25 000 ₽ с НДС, точная цена в КП, и окупается на сотнях втулок в год. Металлическую часть сайлентблока отдельно от резины считать нельзя: цена и срок зависят от того, новая арматура или старая, со следами коррозии. Какие втулки и кольца формуют серийно, видно по разделу формовых РТИ по чертежу.

Изготовитель отделяет ваши размеры от своих допущений

В заявке на втулку обычно есть два вида данных. Первые дал заказчик: размер вала, отверстие, толщина листа, образец старой втулки, количество. Вторые изготовитель додумывает сам: твёрдость, если образец изношен; марку резины, если среда описана словами «масло где-то рядом»; натяг, если чертежа нет. Путаница между ними даёт спор при приёмке, когда заказчик ждал 70 Shore A по образцу, а получил 60 по предложению технолога.

Поэтому в КП на втулку эти данные разводят. Блок «по данным заказчика» повторяет чертёж или замеры образца с допусками, блок «предложение изготовителя» перечисляет каждое допущение отдельной строкой с основанием: «твёрдость 65 ± 5 Shore A принята по аналогу, образец изношен», «NBR выбран из-за масла редуктора». Каждую строку второго блока заказчик подтверждает письменно до запуска. Тогда при повторе по тому же артикулу те же втулки получаются без нового согласования.

Три вопроса, с которыми приходят за резиновой втулкой

Какую резиновую втулку брать для кабеля в металлическом щите?

Резиновую втулку для кабеля в щите выбирают по отверстию, толщине листа и диаметру кабеля: паз втулки на 0,1–0,3 мм шире листа, внутренний диаметр на 5–10 % меньше кабеля. Для уличных щитов подходят EPDM и хлоропрен, для машин с маслом NBR. При вибрации и острой кромке берут втулку с толстым буртиком или зачищают отверстие.

Чем резиновая втулка стабилизатора отличается от полиуретановой?

Резиновая втулка стабилизатора мягче, тише работает и лучше гасит мелкую вибрацию, а полиуретановая жёстче, медленнее изнашивается и меньше продавливается под тяжёлой нагрузкой. Для спецтехники с ударными нагрузками чаще выбирают полиуретан 80–90 Shore A, для лёгкой подвески и тихой работы резину 60–70 Shore A. Полиуретан хуже переносит горячую воду.

Когда резиновую втулку делают без пресс-формы?

Резиновую втулку делают без пресс-формы, если её форма укладывается в цилиндр с буртиками и канавками, а партия меньше нескольких сотен штук в год. Такие втулки режут из трубки или точат из заготовки от одной штуки. Пресс-форма нужна для мягкой резины, мембраны внутри втулки, сложного профиля и серий, где оснастка окупается.

С какими данными втулку считают без переписки

Наша компания производит резиновые и полиуретановые втулки по чертежу, эскизу, фото или образцу. Для расчёта пришлите задачу втулки в узле, вал или кабель и отверстие с толщиной стенки или листа, среду и температуру, количество сейчас и в год. Если есть старая втулка, приложите её или фото с двух сторон и укажите, сколько она проработала и как разрушилась: по характеру износа видно, нужна ли другая твёрдость. Втулку без оснастки запускают сразу после согласования КП, а для формовой втулки сначала делают и проверяют пресс-форму, и это сдвигает первую партию на срок оснастки.