Как измерить канавку под кольцо и манжету

Канавку меряют для того, чтобы по ней рассчитать сжатие сечения кольца и заполнение объёма. Проценты сжатия и допуски для новой конструкции выбирают при проектировании канавки под уплотнительное кольцо, а у действующего узла задача обратная: снять размеры с металла так, чтобы расчёт по ним был верным.

Канавки бывают четырёх видов, и у каждой свой набор замеров

Главная ошибка при чтении таблицы: путают диаметр дна и диаметр ответной детали. Для наружной канавки дно меньше цилиндра, для внутренней больше штока, и в заявке их подписывают словами рядом с буквами.

На матрице сведены четыре вида канавок с инструментом и частой ошибкой. Наружную канавку меряют штангенциркулем с тонкими губками или ножевым микрометром, внутреннюю нутромером или штангенциркулем для внутренних канавок, торцевую глубиномером, канавку под манжету теми же приборами плюс замер высоты.

Глубину считают по двум диаметрам

Глубиномер штангенциркуля, упёртый в кромку, покажет глубину с ошибкой, если кромка притуплена фаской или забита. Надёжнее измерить два диаметра и вычесть: для поршня (D − d2) / 2, для корпуса (D2 − d) / 2. Так в расчёт сразу попадает реальная радиальная высота, в которой кольцо будет сжато.

Диаметр дна внутренней канавки прямым прибором меряют редко: губки должны зайти за кромку. Когда такого инструмента нет, меряют диаметр отверстия D1 и глубину h от кромки в двух противоположных точках, а дно считают как D1 + 2h. Если кромка повреждена, глубину берут в месте, где она целая, и отмечают это в эскизе.

Ширину канавки меряют внутренними губками или набором щупов и концевых мер. В узкой канавке под кольцо сечением 1,5–2 мм удобнее слепок: его вынимают и меряют снаружи, заодно видны радиусы и фаски. Массы для слепка и порядок работы те же, что при снятии профиля уплотнителя по слепку.

Погрешность прибора съедает проценты сжатия

Пример: шток 40,00 мм, отверстие в крышке под канавку с дном D2 = 45,20 мм, ширина 4,0 мм. Глубина (45,20 − 40,00) / 2 = 2,60 мм. Кольцо 40 × 3,0 даёт сжатие (3,0 − 2,6) / 3,0 ≈ 13 %, что подходит подвижному штоку. Заполнение: площадь кольца π × 3,0² / 4 ≈ 7,07 мм², площадь канавки 2,6 × 4,0 = 10,4 мм², около 68 %.

Теперь та же канавка, но дно измерено с ошибкой +0,2 мм, 45,40 мм. Глубина станет 2,70 мм, сжатие 10 %, на нижней границе для подвижного соединения. Ошибка в 0,2 мм на диаметре даёт 0,1 мм на сторону и сдвигает сжатие на три процентных пункта. Поэтому каждый диаметр меряют три раза в двух направлениях, а прибор перед замером проверяют на нуль.

Таблица посчитана для сечения 3,0 мм и округлена до целых пунктов. На тонких кольцах сечением 1,5–2 мм та же ошибка сдвигает сжатие в 1,5–2 раза сильнее.

Овальность и забоины меряют отдельно

Старая канавка бывает овальной после перегрева или удара, а кромка забита при прошлой разборке. Замер в одном направлении этого не покажет. Диаметр дна снимают дважды под 90 градусов и в двух-трёх местах по окружности, разброс больше 0,05–0,1 мм записывают в эскиз.

Забоина на кромке режет новое кольцо при сборке, и узел течёт с первого пуска, хотя все размеры верны. Риски на дне канавки в неподвижном соединении дают течь по канавке под кольцом. Такие места фотографируют рядом с линейкой; решение о зачистке или ремонте принимает механик узла.

Защитное кольцо и манжета меняют набор замеров

При разборке узла смотрят, что лежало в канавке кроме резинового кольца. Тонкое разрезное или сплошное колечко из PTFE или полиамида со стороны давления меняет счёт: его толщину вычитают из ширины канавки до расчёта заполнения, а сторону установки отмечают стрелкой на эскизе. Нужно ли защитное кольцо из фторопласта в узле, где его раньше не было, решают по зазору и давлению уже после замера.

Канавку под манжету меряют так же, но ширина канавки здесь задаёт высоту манжеты, а глубина её радиальную толщину. Если в канавке была опорная шайба или грязесъёмник, их размеры снимают отдельной строкой. Вал и гнездо под манжету меряют по своим правилам, и они собраны в инструкции, как измерить сальник и манжету.

Что не даёт замер канавки

Замер канавки даёт геометрию: сжатие, заполнение, натяг и растяжение кольца. Он не даёт материал кольца, его твёрдость и стойкость в среде. Эти данные берут из паспорта узла, условий работы или подбирают заново, и в расчёте их записывают отдельно от измеренных размеров.

Замер не показывает и износ ответной поверхности штока или цилиндра в зоне хода кольца. Если на штоке риски или выработка, новое кольцо по правильной канавке всё равно потечёт.

Замеры канавки решают спор, если кольцо потекло

Когда новое кольцо потекло, первым вопросом встаёт, что виновато: кольцо или посадочное место. Без замеров канавки, снятых до установки, ответа нет, и спор идёт по ощущениям. Претензию по уплотнению разбирают по фактам, и для кольца в канавке набор фактов такой:

Сначала собирают факты, потом принимают решение. Если замер канавки показал, что сжатие вышло за пределы, кольцо заменяют на другое сечение, а не на «такое же из новой партии». Если канавка в норме и кольцо по чертежу, ищут причину в монтаже и условиях работы.

Ответы о замере канавки

Как измерить диаметр дна внутренней канавки в корпусе?

Диаметр дна внутренней канавки в корпусе меряют штангенциркулем для внутренних канавок или рычажным нутромером, губки которых заходят за кромку. Если такого прибора нет, меряют диаметр отверстия и глубину канавки от кромки в двух противоположных точках, а диаметр дна считают как отверстие плюс две глубины. При забитой кромке глубину берут там, где кромка целая.

Почему нельзя заказывать кольцо по размеру старого кольца?

Старое уплотнительное кольцо за время работы набухает в масле, сплющивается под постоянным сжатием или растягивается на поршне, и его сечение и диаметр расходятся с канавкой. Кольцо, заказанное по такому образцу, получается с неправильным сжатием и течёт или выдавливается. Старое кольцо полезно только как подсказка о материале и профиле, а размеры берут с канавки и ответной детали.

Какая точность нужна при замере канавки под кольцо?

Канавку под уплотнительное кольцо меряют с точностью не хуже 0,05 мм по диаметрам, а для колец сечением до 2 мм лучше 0,02 мм. Ошибка 0,1 мм на диаметре дна меняет глубину на 0,05 мм и сжатие кольца сечением 3 мм примерно на два процентных пункта. Каждый диаметр меряют трижды в двух направлениях и берут среднее.

Данные для изготовления кольца по замеру канавки

Лист замера удобно оформить так: эскиз узла, на нём каждый размер с подписью словами («дно канавки на поршне», «отверстие цилиндра»), рядом вид движения, давление, среда и температура. Мы принимаем DXF, DWG, PDF, STEP, фото детали на листе А4 с линейкой, эскиз от руки или физический образец, так что листа от руки с размерами хватает. Замер ведут на остановленном узле после сброса давления в гидросистеме и аккумуляторах, охлаждения и промывки, силами допущенного персонала.

С листа замера изготовитель считает сжатие и заполнение для двух-трёх соседних сечений и выбирает то, что попадает в середину диапазона. Если ни одно сечение стандартного ряда не встаёт, уплотнительные кольца и манжеты изготавливают под измеренную канавку. Сам лист замера стоит сохранить в карточке узла: при следующем ремонте кольцо заказывают по нему, не разбирая узел.