Уплотнения для пневматики и сжатого воздуха

Пневматический цилиндр работает в условиях, которые для уплотнения выглядят мягкими: низкое давление, воздух вместо агрессивной среды. Ресурс при этом определяют другие факторы: скорость поршня у быстрых цилиндров порядка 1 м/с и выше (ориентир), почти полное отсутствие смазки, конденсат и частицы ржавчины из магистрали. Поэтому пневматическая манжета тоньше гидравлической, у неё мягче кромка и меньше натяг, а материал выбирается под трение, а не под давление.

Комплект пневмоцилиндра состоит из пяти позиций

В типовом цилиндре по ISO 15552 (диаметры поршня от 32 до 320 мм, номинальное давление 10 бар) стоят пять групп уплотнений. Каждая работает по-своему, поэтому в заявке их перечисляют отдельно, а не одной строкой «ремкомплект».

На многих цилиндрах манжета штока и грязесъёмник объединены в одну деталь с двумя кромками. У поршня встречаются двусторонняя манжета или две односторонние, поставленные спиной друг к другу. Размеры и диапазон давлений по ISO 15552 сверяют с описанием стандарта на сайте BSI, а конкретный цилиндр по паспорту изготовителя.

Гидравлическая манжета в пневматике тормозит поршень

Манжета для гидроцилиндра рассчитана на давление в десятки мегапаскалей и работу в масле. У неё толстая жёсткая кромка и большой натяг, а масло снижает трение. В пневмоцилиндре этого масла нет, и та же манжета даёт трение страгивания, которое на малых давлениях сопоставимо с усилием поршня. Цилиндр сначала стоит, потом срывается и проскакивает позицию. У уплотнений гидроцилиндров свой комплект и свои профили, и для пневматики достаточно правила: размер совпал не значит, что профиль подходит.

Обратная замена тоже не работает. Пневматическая манжета в гидроцилиндре выдавливается в зазор уже при нескольких мегапаскалях. Если в цехе обслуживают оба типа приводов, ремкомплекты хранят раздельно и подписывают тип цилиндра на упаковке.

Материал выбирают по воздуху, температуре и скорости

Цифры в таблице даны как ориентир для марок общего назначения; по данным изготовителей уплотнений, NBR в пневматике обычно работает примерно от −30 до +80 °C, полиуретановые манжеты примерно от −30 до +100 °C. Конкретная марка и её пределы фиксируются в КП. Для манжет берут литьевой полиуретан.

Полиуретан выигрывает у NBR по износу на высокой скорости и в запылённом цехе. Его слабое место: горячий влажный воздух, где материал постепенно гидролизуется, теряет твёрдость и трескается по кромке. Если цилиндр стоит на линии с паром или горячей мойкой, полиуретан сравнивают с NBR и FKM до заказа.

Воздух изнашивает уплотнения быстрее давления

Пневмоцилиндр редко выходит из строя от давления: 0,6–0,8 МПа в сети мало для любой манжеты. Ресурс уходит из-за того, что приходит вместе с воздухом. Конденсат смывает смазку с кромки и ржавит гильзу, ржавчина и окалина из старых стальных труб работают как абразив, а масло изношенного компрессора иногда несовместимо с материалом уплотнения. Требования к чистоте и влажности сжатого воздуха задаются классами ISO 8573-1, и класс, указанный в паспорте цилиндра, полезно сравнить с тем, что даёт ваш блок подготовки.

Повреждённый шток режет кромку манжеты при каждом ходе. Риска поперёк штока, забоина от удара или облезший хром дают утечку через неделю после замены уплотнений. Шток осматривают до заказа ремкомплекта: если поверхность повреждена, новая манжета повторит судьбу старой. Место, где уходит воздух, ищут по признакам, когда пневмоцилиндр травит.

Канавка задаёт размер точнее старой манжеты

Снятая с поршня пневматическая манжета плохо подходит на роль эталона. Тонкая губа после сухого хода стёрта в фаску, полиуретан в горячем воздухе мог разбухнуть, NBR от масла компрессора иногда дубеет. Замер такой детали покажет её нынешнее состояние, а не исходный профиль. Поэтому, кроме манжет, меряют посадочные места цилиндра: диаметр штока, диаметр гильзы, диаметр и ширину канавки в передней крышке, канавку поршня, гнездо грязесъёмника. Штангенциркуля с ценой деления 0,05 мм хватает, гильзу проверяют нутромером в двух сечениях по длине хода.

Дерево выбора выглядит так. Если известен производитель цилиндра и номер ремкомплекта, заказ идёт по номеру, а размеры канавок служат проверкой. Если номера нет, но старые уплотнения целы, их передают образцом вместе с замерами посадочных мест. Если от уплотнений остались обрывки, профиль подбирают по размерам гильзы, штока и канавок, а материал по условиям работы.

Какие уплотнения стоят в пневмоцилиндре?

Уплотнения пневмоцилиндра включают манжету штока, грязесъёмник, уплотнение поршня, демпферные манжеты и статические кольца под крышками. Манжета штока держит воздух на выходе штока, грязесъёмник не пускает пыль внутрь, уплотнение поршня разделяет полости. Демпферные манжеты тормозят поршень в конце хода. Материал чаще полиуретан или NBR, для нагрева FKM, для сухого хода PTFE с наполнителем.

Чем уплотнения пневмоцилиндра отличаются от гидравлических?

Пневматические уплотнения цилиндра отличаются от гидравлических профилем губы: она тонкая, мягкая и прижимается к штоку с малым натягом, потому что воздух в сети держит до 1 МПа и почти не смазывает. Гидравлическая манжета сделана под десятки мегапаскалей в масле, её губа толстая и жёсткая. В пневмоцилиндре она даёт рывки при страгивании, а пневматическая манжета в гидроцилиндре выдавливается в зазор между штоком и втулкой.

Карточка на каждый типоразмер цилиндра

На упаковочной или сборочной линии стоят десятки пневмоцилиндров нескольких типоразмеров, и уплотнения к ним заказывают снова и снова. Чтобы каждая замена не начиналась с замеров, на типоразмер заводят карточку изделия. В неё записывают:

• модель цилиндра и места установки на линии;
• размеры штока, гильзы и всех канавок;
• профиль и материал каждой позиции комплекта, твёрдость по Шору A;
• условия: давление, температура, есть ли масло в воздухе, мойка;
• даты замен и наработку между ними;
• артикул комплекта у изготовителя.

Из дат замен получается средний интервал, по нему планируют запас на ППР и видят, если ресурс резко упал. Падение ресурса чаще указывает на изменение воздуха или штока, а не на новую партию манжет. Изготовленному комплекту присваивается артикул вида P-000123, к которому привязаны чертёж, материал и история партий. Повтор заказывают по этому номеру через страницу повторного заказа, без новых замеров и согласования материала.

Малую партию точат, серию льют

Ремкомплект на один-два пневмоцилиндра нестандартного размера выгоднее точить: профиль манжеты штока и поршня задаётся программой токарного станка, заготовка из полиуретана или PTFE берётся со склада, оснастку не делают. Когда цилиндров одного типоразмера на заводе десятки и манжеты к ним уходят сотнями в год, переходят на литьё полиуретана в форму. По ориентирам прайса литая манжета d 50 мм стоит от 270 ₽ за штуку, единичная точёная от 1 300 ₽ за штуку (ориентировочно, с НДС, точная цена в КП).

Пример расчёта: на фасовочном автомате восемь цилиндров диаметром 50 мм, на каждый идут манжета штока и манжета поршня, итого 16 точёных деталей, условно 16 × 1 300 ≈ 20 800 ₽, что выше минимального заказа 9 000 ₽ с НДС. Если та же замена повторяется на каждом ППР, имеет смысл сравнить с литьём: форма идёт отдельной строкой КП, а цена литой манжеты в несколько раз ниже точёной.

Что нужно изготовителю для ремкомплекта

Для расчёта присылают фото каждой позиции комплекта рядом с линейкой, размеры штока, гильзы и канавок, модель цилиндра или номер ремкомплекта, если они есть. Отдельно указывают давление в сети, температуру у цилиндра, скорость или число циклов в минуту и есть ли масло в воздухе. Если цилиндр стоит в зоне мойки на упаковочной линии, называют моющие средства: они действуют на грязесъёмник и наружные кольца сильнее, чем воздух изнутри.

Когда профиль или материал изготовитель подбирает сам, это пишется в КП как предложение, а не как повтор исходной детали. После первой партии полезно проверить ресурс на одном-двух цилиндрах, прежде чем менять комплекты на всей линии.