Какую толщину резиновой прокладки выбрать

Толщину резиновой прокладки выбирают снизу вверх: сначала узнают, до какой высоты резину сожмут в узле, затем подбирают лист, который при таком сжатии останется в рабочем окне. Окно для монолитной резины задаёт обязательное приложение 2 к ГОСТ 7338-90: степень поджатия 15–35 % равномерно по всему периметру детали. Меньше 15 % резина не заполняет риски и неровности, больше 35 % она теряет упругость и уходит в щели.

Отсюда простая арифметика. Если после затяжки между поверхностями остаётся 3 мм, лист должен быть толщиной от 3 / 0,85 ≈ 3,5 мм до 3 / 0,65 ≈ 4,6 мм, и из ряда ГОСТ подходит 4 мм с поджатием 25 %. Если зазор неизвестен, никакая таблица его не заменит: таблица подскажет ориентир, но не скажет, сколько места в конкретном фланце.

Окно поджатия 15–35 % задаёт толщину раньше среды и давления

Резина под нагрузкой почти не уменьшается в объёме, она растекается вбок. Поэтому толстый лист при том же проценте поджатия выдавливает за кромку больше материала, чем тонкий, и на открытом фланце этот валик первым начинает рваться. У тонкого листа другая слабость: абсолютный ход маленький, и на поверхности с перекосом 0,5 мм лист 1,5 мм с одного края сжат на треть, а с другого почти не касается металла.

Удобно мыслить двумя числами. Первое: рабочая высота h₁, то есть расстояние между поверхностями после затяжки. Второе: исходная толщина h₀ листа. Поджатие равно (h₀ − h₁) / h₀. Для открытого фланца без упоров h₁ задаёт сам монтажник ключом, и тогда толщину выбирают по неровности поверхностей. Для крышки с металлическим буртом, канавки или дистанционных втулок h₁ задан конструкцией, и толщина вычисляется однозначно.

Пример: крышка редукторного корпуса садится на бурт, высота которого оставляет под прокладку 2,4 мм. Окно 15–35 % даёт h₀ от 2,8 до 3,7 мм. В ряду листов есть 3 мм с поджатием 20 %, его и берут. Лист 4 мм дал бы 40 %, крышка не легла бы на бурт, а резина ушла бы в болтовые отверстия.

Зазор и его разброс замеряют щупом до заказа

Зазор снимают без прокладки или со старой прокладкой, слегка притянув крышку или фланец. Щупом проходят 6–8 точек по контуру, обязательно возле каждого болта и посередине между болтами. Разница между наибольшим и наименьшим значением показывает, какую неровность прокладка должна выбрать сжатием.

Правило проверки: разброс зазора должен уместиться в разницу между верхней и нижней границей окна. У листа 3 мм окно 15–35 % соответствует просадке от 0,45 до 1,05 мм, значит, допустимый разброс около 0,6 мм. У листа 5 мм окно шире: просадка от 0,75 до 1,75 мм, разброс до 1 мм. Если щуп показывает перекос 2 мм и больше, толстая прокладка не спасёт: с одной стороны она будет пережата, с другой недожата. Такой фланец выравнивают или ставят мягкую пористую резину, у которой окно сжатия иное, его расчёт приведён для листовой пористой резины.

Если старая прокладка ещё на месте, её толщина говорит больше, чем кажется. Замер в несжатом месте даёт исходный лист, замер на пояске даёт рабочую высоту. Разделив одно на другое, получают фактическое поджатие узла: если вышло 45 %, прежнюю деталь пережимали, и новая той же толщины проживёт так же мало.

Как замерить зазор под резиновую прокладку?

Зазор под резиновую прокладку замеряют набором щупов между уплотняемыми поверхностями после лёгкой равномерной притяжки, в 6–8 точках по контуру, включая места у болтов и между ними. Записывают наименьшее и наибольшее значение. Наименьшее показывает, насколько глубоко резину сожмут, разница между ними показывает перекос, который лист должен выбрать. Без этих двух цифр толщину назначают наугад.

Ориентиры толщины для фланцев, крышек и люков

Таблица собрана как ориентир для резин общего назначения твёрдостью около 60–70 Shore A при рабочей температуре до +80 °C. Числа не взяты из стандарта: это стартовая точка, которую проверяют замером зазора по предыдущему разделу. Толщина в заказе фиксируется в КП.

Строки с чугуном и пластиком толще не потому, что давление выше, а потому, что литые поверхности хуже по плоскостности, а пластиковый фланец нельзя тянуть сильно. На пластике запас высоты нужен, чтобы закрыть неровности без перетяжки.

Давление выше 0,1 МПа требует закрытого места и тонкого листа

ГОСТ 7338-90 делит пластины на два класса. Первый класс, толщиной 1–20 мм, предназначен для узлов под давлением свыше 0,1 МПа. Второй класс, толщиной 1–60 мм, рассчитан на давление до 0,1 МПа, на подкладки и настилы. Приложение 2 к стандарту рекомендует для давления выше 0,1 МПа закрытые места установки: паз, канавку, сочетание выступа и впадины, где резине некуда уйти. Открытые места оставлены для давлений до 0,1 МПа.

На практике это значит: чем выше давление на открытом фланце, тем тоньше берут резину. Давление среды действует на внутренний торец прокладки, и у листа 6 мм этот торец втрое больше, чем у листа 2 мм, и сила, толкающая резину наружу, растёт в той же пропорции. Когда давление выше 1–1,6 МПа (ориентир для марок общего назначения) или среда горячая, резину на открытом фланце обычно меняют на паронит или фторопласт, а иначе по известным причинам и признакам выдавило прокладку из фланца.

Почему толстая резиновая прокладка хуже держит давление?

Толстая резиновая прокладка хуже держит давление на открытом фланце, потому что сила, выталкивающая её наружу, пропорциональна площади внутреннего торца, то есть толщине. Лист 6 мм получает втрое большую выталкивающую силу, чем лист 2 мм, при одинаковом трении по металлу. К тому же толстая резина сильнее релаксирует: за первые недели усилие затяжки падает, и соединение начинает сочиться.

Ширина пояска ограничивает толщину сверху

Второе ограничение из того же приложения 2: отношение ширины детали к её высоте для открытых мест установки 2–5, для закрытых 1–3. Ширина пояска фланцевой прокладки равна половине разности наружного и внутреннего диаметров. Высота при этом не должна превышать половину ширины на открытом фланце.

Пример: кольцевая прокладка 90 × 66 мм имеет поясок (90 − 66) / 2 = 12 мм. Для открытого фланца допустимая высота от 12 / 5 = 2,4 мм до 12 / 2 = 6 мм. Прокладка крышки с узким пояском 8 мм получает предел 1,6–4 мм. Узкую ленту толщиной 6 мм на открытом фланце поставить можно, но она валится на бок при затяжке и выдавливается первой.

Это правило объясняет частую ошибку ремонтников: для узкой крышки берут «запас толщины», и прокладка выворачивается при первой же затяжке. Когда поясок узкий, а неровность большая, правильнее менять материал на более мягкий, а не наращивать высоту.

Допуск листа съедает часть окна поджатия

Таблица 2 ГОСТ 7338-90 задаёт предельные отклонения по толщине. Для листа 5 мм первого класса формовой пластины это ±0,5 мм, неформовой ±0,7 мм; для листа 1 мм ±0,2 мм. На открытом фланце такой разброс выбирают болтами. На узле с упором он прямо сдвигает поджатие.

Пример: крышка с упором оставляет под прокладку 3,75 мм, номинальный лист 5 мм даёт 25 %. Неформовая пластина на нижней границе допуска толщиной 4,3 мм сожмётся только на 13 %, ниже окна, а на верхней границе 5,7 мм на 34 %, у самого края. Формовая пластина с ±0,5 мм даёт диапазон 17–32 %, и обе крайние детали остаются в окне. Для узлов с упором или канавкой лист под прокладки выбирают формовой и это указывают в заказе.

Перед отгрузкой наша компания делает выборочный замер толщины и главных размеров партии, и по этим замерам видно, на какую часть допуска легла конкретная пластина. Класс и вид пластины влияют на толщину детали не меньше, чем номинал, а марки и обозначение листа разобраны для техпластины по ГОСТ 7338.

Схема повторяет ход рассуждения. Первый вопрос: задана ли рабочая высота упором, буртом или канавкой. Если да, толщину считают делением высоты на 0,65–0,85 и выбирают формовой лист. Если упора нет, смотрят на разброс зазора: при перекосе больше 1 мм поверхность выравнивают или переходят на пористую резину. При перекосе меньше 1 мм решает давление: выше 0,1 МПа берут тонкий лист первого класса и проверяют, не нужен ли паз; ниже 0,1 МПа толщину ограничивает ширина пояска.

Твёрдость и толщина подбираются вместе

Мягкая резина при том же усилии сжимается сильнее, поэтому на неровной поверхности тонкий мягкий лист иногда работает лучше толстого жёсткого. ГОСТ 7338-90 делит пластины по твёрдости на мягкие, средние и повышенной твёрдости (М, С, Т). Для напорного фланца обычно выбирают среднюю твёрдость: она закрывает риски и не так охотно течёт в зазор. Мягкую резину оставляют для лёгких крышек, где усилия прижима мало.

Ошибка в обратную сторону тоже встречается: на крышку из тонкого листа металла ставят твёрдую толстую резину. Крышка прогибается между винтами раньше, чем резина сожмётся, и течь появляется ровно посередине пролёта. Здесь помогает мягкая марка той же толщины или дополнительный крепёж, а не лишний миллиметр.

Две тонкие прокладки вместо одной толстой дают лишний путь утечки

Набор из двух листов по 2 мм вместо одного 4 мм выглядит равноценным, но между листами появляется ещё одна плоскость, по которой среда может пройти. Листы смещаются друг относительно друга при затяжке, и на открытом фланце давление выталкивает верхний слой легче, чем цельный лист. Склейка не решает задачу: клеевой шов жёстче резины и сам становится путём утечки на нагреве.

Если на складе нет нужной толщины, надёжнее заказать деталь из правильного листа, чем собирать пакет. Для ремонтных работ фланцевые прокладки на заказ вырезают из нужного листа за короткий срок, а пакет из двух листов остаётся в узле до следующей аварии.

Толщину в КП пишут как предложение, пока узел не испытан

Толщина, рассчитанная по зазору и окну поджатия, остаётся расчётом. Плотность соединения подтверждает только опрессовка или пробный пуск узла: на него влияют жёсткость фланцев, порядок затяжки, температура, релаксация резины за первые сутки. Поэтому в КП на резиновые прокладки по чертежу толщина, которую назначил изготовитель, а не заказчик, помечается как предложение с основанием: какой зазор взят, какой процент поджатия получится, какой лист и какой допуск.

Если толщину задал заказчик, её так и пишут: «по спецификации заказчика». Если её подобрали по замеру старой детали, в КП указывают, где мерили и что получилось. Такая запись нужна не для отчётности: при повторе через год по ней видно, откуда взялась цифра, и можно поменять её осознанно, если узел потёк.

Чтобы рассчитать толщину без лишних писем, достаточно прислать четыре вещи: эскиз или фото детали с размерами, наименьший и наибольший зазор по щупу, есть ли в узле упор или канавка, давление и температуру среды. Для фланцевых соединений полезна ещё последовательность затяжки, которую применяют на месте: при затяжке не крест-накрест толстая резина садится клином, и расчёт перестаёт совпадать с реальностью.