Текстолит: направляющие кольца, вкладыши и их замена

Текстолит, которым набиты старые гидроцилиндры, прессы и редукторы, относится к слоистым пластикам: слои хлопчатобумажной ткани пропитывают термореактивной фенольной смолой и прессуют при нагреве. Плиты и стержни выходят коричневыми, с заметной структурой ткани на торце. Конструкционный текстолит выпускают по ГОСТ 5-78, и стандарт прямо называет детали, под которые сделаны марки: шестерни, втулки, подшипники скольжения, ролики и кольца.

Текстолит ПТК и ПТ различаются тканью и нагрузкой

Таблица 1 ГОСТ 5-78 делит конструкционный текстолит по плотности ткани и назначению. Для направляющих и втулок нужна та марка, которую стандарт ведёт под нагруженные детали.

Чем тоньше ткань, тем плотнее пакет слоёв и тем ровнее кромка после точения. Поэтому тонкое направляющее кольцо толщиной 2,5–4 мм из ПТ крошится по краю чаще, чем из ПТК. Водопоглощение листа ГОСТ 5-78 ограничивает долями процента, у всех марок текстолита в пределах 1 % по методу ГОСТ 4650 (текст стандарта). Термостойкость проверяют в трансформаторном масле при 120 °C два часа: образец не должен трескаться и вздуваться.

Тихоходный масляный цилиндр остаётся областью текстолита

Ткань со смолой выдерживает высокое давление на кромку и не продавливается при ударах, поэтому её ставили и ставят на поршни прессов, штоки гидроцилиндров дорожной и горной техники, ползуны и направляющие станков. В каталогах направляющих колец ткань с фенольной или полиэфирной смолой ограничивают скоростью около 0,5 м/с (каталог wear rings). Выше этой скорости растёт нагрев, а теплопроводность у текстолита низкая.

По температуре ориентир для марок общего назначения такой: длительная работа в масле до +100 °C, кратковременно немного выше. Выше этого смола темнеет и становится хрупкой, кольцо начинает сыпаться по разрезу. Текстолит не любит абразив в масле: частицы вдавливаются в ткань и работают как наждак по штоку. Если фильтрация в цилиндре плохая, на первом месте стоит чистота масла, а уже потом материал направляющей.

Где работают направляющие кольца из текстолита?

Направляющие кольца из текстолита работают в гидроцилиндрах на минеральном масле со скоростью штока до 0,5 м/с, где на поршень и шток приходят удары и большая боковая сила: прессы, гибочное оборудование, горная и дорожная техника, старые станки. Ткань с фенольной смолой не продавливается под кромкой и не течёт под постоянной нагрузкой. На водосодержащих жидкостях и быстрых ходах выбирают другой материал направляющей.

Вода и эмульсия сокращают ресурс текстолитовой направляющей

Хлопковая ткань впитывает воду, и в эмульсии или водно-гликолевой жидкости кольцо со временем набухает, особенно по торцам и в разрезе, где волокно открыто. Набухшая направляющая зажимает поршень, растёт трение, а затем кромка начинает расслаиваться. В шахтной гидравлике и на прессах с эмульсией текстолит меняют на ткань с полиэфирной смолой или на PTFE с углеродом.

Влажность склада тоже сказывается. Кольца, пролежавшие год в неотапливаемом помещении, перед установкой меряют: если толщина выросла, кольцо выдерживают в сухом тепле или заказывают новое. Запас текстолитовых деталей хранят в закрытой упаковке, подальше от батарей и мокрых стен.

Можно ли ставить текстолит в гидроцилиндр на водной жидкости?

Текстолит в гидроцилиндре на эмульсии или водно-гликолевой жидкости набухает: хлопковая ткань впитывает воду через торцы и разрез, кольцо зажимает поршень, а потом расслаивается. Для таких цилиндров при скорости до 0,5 м/с берут направляющие из ткани с полиэфирной смолой, при более быстрых ходах кольца или ленты из PTFE с углеродом. Бронзовый наполнитель в воде не используют.

Старую деталь из текстолита узнают по слоям на торце

Механик часто не знает, из чего сделана снятая деталь. Текстолит выдаёт торец: под лупой видны слои ткани с переплетением нитей, цвет от светло-коричневого до почти чёрного после работы в масле. Гетинакс похож по цвету, но собран из бумаги, и на торце видны гладкие листы без переплетения. Стеклотекстолит светлее, желтоватый или зеленоватый, на изломе торчат блестящие стеклянные нити.

Капролон и полиамид однородны по всему сечению, на торце нет слоёв, а стружка при пробной обработке вьётся лентой. Текстолит при точении даёт мелкую коричневую пыль с запахом смолы. Для заявки этого хватает: если на образце видна ткань, пишут «текстолит, марка не установлена», а марку и сорт фиксируют в КП как предложение изготовителя.

Чем текстолит отличается от стеклотекстолита и гетинакса?

Текстолит, стеклотекстолит и гетинакс отличаются основой при сходной смоле. Текстолит сделан на хлопковой ткани и подходит для колец, втулок и вкладышей на смазке. Стеклотекстолит на стеклоткани прочнее и теплостойче, но изнашивает ответную сталь, поэтому для направляющих штока его не берут. Гетинакс на бумаге слабее обоих и служит в основном электроизоляцией, для нагруженных деталей он не годится.

Замеры для повтора кольца снимают с канавки, а не с изношенной детали

Замеры делают на разобранном цилиндре после того, как рабочий орган опущен или зафиксирован, давление в контуре сброшено, а цилиндр остыл. Изношенное кольцо врёт: его толщина уменьшилась на сторону нагрузки, а наружный диаметр мог вырасти от набухания. Поэтому снимают размеры с металла, а деталь используют как подсказку по разрезу и ширине.

Что меряют:

• диаметр гильзы или отверстия крышки в двух-трёх местах по длине;
• диаметр поршня или штока по месту кольца;
• диаметр дна канавки и её ширину;
• толщину снятого кольца в зоне без износа, обычно напротив следа нагрузки;
• вид разреза и ширину зазора в разрезе на холодной детали.

Пример расчёта, цифры условные: гильза 160 мм, дно канавки поршня 155 мм, наружный диаметр поршня 158 мм. От дна канавки до гильзы (160 − 155) / 2 = 2,5 мм, от дна канавки до края поршня (158 − 155) / 2 = 1,5 мм. Толщина кольца должна быть больше 1,5 мм, чтобы поршень не касался гильзы, и немного меньше 2,5 мм, чтобы кольцо вошло в гильзу с запасом на набухание. Кольцо 2,6 мм в такую гильзу не войдёт. Ширину кольца под боковую силу проверяют по расчёту направляющих колец гидроцилиндра, а для текстолитовой детали главное записать эти числа так, чтобы через два года их не пришлось снимать заново.

Карточка изделия хранит то, что теряется между ремонтами

Текстолитовые направляющие меняют раз в несколько лет, и к следующему ремонту ни образца, ни замеров уже нет. Карточка изделия закрывает эту дыру: одна страница на каждое кольцо или вкладыш с номером цилиндра, данными канавки и историей замен. Поля карточки под текстолитовую деталь:

Строка «История» в такой карточке говорит больше остальных. Если кольца пресса каждый раз снимают с односторонним износом в одном и том же месте, причина в перекосе цилиндра или изношенной опоре, и новый текстолит её не уберёт. Когда материал на ремонте меняют, допустим на ленту из PTFE с бронзой, заводят новую ревизию карточки с новой толщиной и разрезом. Текстолитовой детали присваивают артикул вида P-000123, и повторный заказ по артикулу обходится без нового обмера пресса.

Дерево выбора решает, повторять текстолит или менять материал

Схему проходят с данными из карточки старого текстолитового кольца. Строка «Режим» отвечает на первые два вопроса: что за жидкость в цилиндре пресса и как быстро идёт ползун. Если жидкость масляная и ход медленный, остаётся третий вопрос, про удары. Гибочный пресс с ударом в конце хода оставляет текстолит ПТК, а плавный подъёмный цилиндр без ударов можно перевести на капролон, если зазор в гильзе это допускает. Любая ветка, которая уводит от текстолита, начинается со сверки старой канавки с новым материалом.

Смена материала направляющей начинается со сверки канавки

Старые канавки под текстолит нередко глубже и шире современных под ленту. Лента из PTFE с бронзой при той же глубине даст меньший выступ, поэтому сначала сравнивают её толщину с глубиной канавки. Оценки в таблице ниже даны как ориентир для марок общего назначения, конкретную марку замены фиксирует КП. Капролон набухает во влаге сильнее текстолита и мягче под ударом, о его поведении во втулках и направляющих говорит сравнение капролона и фторопласта.

Чем заменить текстолитовое направляющее кольцо?

Текстолитовое направляющее кольцо заменяют по жидкости и скорости. На масле при скорости до 0,5 м/с и ударной нагрузке разумнее повторить текстолит ПТК. На быстром цилиндре с маслом ставят кольцо или ленту из PTFE с бронзой, если канавка совпадает по толщине. На воде и эмульсии берут ткань с полиэфирной смолой или PTFE с углеродом. Капролон допустим при умеренной нагрузке без ударов и сухой среде.

Вкладыши из текстолита точат с запасом на набухание

Вкладыши подшипников скольжения прокатных станов, насосов и судовых валов исторически делали из ПТМ-1 и ПТК-С, стандарт выделяет под них отдельные марки. В таких узлах смазка водой или маслом, и рабочий зазор под вал назначают с учётом того, что текстолит впитает часть жидкости и слегка увеличится. Если зазор взять по нормам бронзового вкладыша, текстолит после пуска зажмёт вал.

Значение имеет и направление слоёв. Вкладыш, выточенный из толстой плиты, нагружен вдоль слоёв, а деталь из намотанной трубы поперёк. Стандарт нормирует прочность при сжатии параллельно слоям, и для повтора детали заготовку берут той же, что у образца. В карточку это пишется одной строкой «лист» или «стержень, слои по оси».

Обработка текстолита требует острого резца и вытяжки

Текстолит точат и фрезеруют на тех же станках, что металл, но механическая обработка слоистого пластика идёт по своим правилам. Ткань быстро тупит инструмент, и тупой резец рвёт слои, на кромке появляется бахрома и расслоение. Пыль смолы и хлопка вредна для дыхания, поэтому станок работает с вытяжкой. Без охлаждающей эмульсии: вода уйдёт в ткань.

Готовое кольцо проверяют по торцу. Ровная плотная кромка без раскрытых слоёв говорит о нормальном режиме и хорошей плите. Расслоение у разреза, вздутие или пятна непропитанной ткани означают, что деталь в цилиндр не пойдёт. Допуск на толщину направляющей ставят по чертежу цилиндра, обычно сотыми долями миллиметра, и его проверяют микрометром в нескольких точках по окружности.

Данные для расчёта колец собирают до следующего ремонта

Наша компания производит детали из инженерных пластиков по чертежу, эскизу, фото или образцу, и для текстолитового кольца хватает карточки из таблицы выше. Если карточки нет, присылают снятое кольцо вместе с замерами канавки и гильзы, количество на ремонт и на запас, жидкость и скорость штока. Если марку старой детали установить не удалось, это так и пишут в заявке: предложенную марку отметят в КП отдельно от размеров, которые дал заказчик.