Дизайн резинометаллической манжеты

Типичная резинометаллическая манжета в разрезе

Динамическое радиальное уплотнение создает барьер между поверхностями при относительном вращении. Одна поверхность обычно является стационарной, в то время, как другая - вращается. Схематический разрез демонстрирует основные компоненты уплотнения вала.

A - Эластичный элемент уплотнения, который формирует рабочую кромку. На рисунке представлена только одна рабочая кромка - первичная (без пыльника).
B - Внешний элемент уплотнения, который удерживает манжету на месте.
C - Браслетная пружина - навитая по спирали проволока, которая контролирует радиальную нагрузку на вал в процессе эксплуатации.

Браслетная пружина создает дополнительную радиальную нагрузку, когда уплотнение установлено на вал. Пружина также компенсирует изменения радиальной нагрузки, которые возникают при изменении свойств эластичного элемента вследствие воздействия тепла и масла. Она контролирует окончательный внутренний диаметр уплотняющего элемента путем прижимания рабочей поверхности эластичного элемента вплоть до того момента, когда витки пружинки прижмутся друг к другу. Браслетная пружина также дает дополнительную радиальную жесткость, которая позволяет уплотнению отслеживать биения вала.

Принцип действия манжет «активного типа»

Этот принцип основан на гидродинамических эффектах в кромке. В этих конструкциях реализуется идея принудительной организации жидкостной пленки в зоне контакта - насосный эффект при вращении вала. Уплотнение с «микрошнеком» на вращающемся валу (гидродинамической насечкой) подобно винтовому насосу, отгоняющему просочившееся через кромку масло во внутреннюю полость. При вращении вала между кромкой манжеты и его поверхностью создаются гидродинамические микроклинья, обеспечивающие гарантированную смазочную пленку. Одновременно из внешней среды в агрегат может всасываться воздух, пыль и влага.

Манжеты с гидродинамической насечкой применяют при одностороннем вращении вала (>2000 об/мин) и отсутствии избыточного давления в корпусе агрегата при защите манжеты от пыли и грязи со стороны внешней среды. По сравнению с обычными манжетами имеют повышенный ресурс и пониженные температуры кромки (около 30ºС для резин на основе бутадиен-нитрильного каучука). В узлах с недостаточным смазыванием (при высокой скорости вращения) рекомендуется применять манжеты на основе фторкаучука или акрилатного каучука.

Предупреждение: Стрелка на манжете активного типа указывает направление вращения вала. Запрещается установка таких манжет при несовпадении направления вращения вала с направлением, указанным на стрелке.

Влияние исполнения рабочей кромки на работоспособность манжеты

Существует два типа рабочей кромки:

·    механически обработанная (подрезная);

·    формовая (форма рабочей кромке придается во время прессования).

ГОСТ 8752-79 четко регламентирует, что формовая рабочая кромка может применяться только по согласованию с потребителем. Иными словами, выбор формовой рабочей кромки может привести к ухудшению качества изделия в связи с тем, что в результате прессования поверхность вулканизата имеет пористую структуру (которую обычно можно заметить лишь в микроскоп) из-за газообразных выделений, свойственных процессам вулканизации. Эта неоднородность способствует быстрому износу рабочей кромки. При выполнении операции подрезки, которая проводится после окончательной усадки вулканизата, пористый слой срезается ножом. Одновременно с высокой точностью выдерживаются  размеры, обусловленные конструкторской документацией (что может быть весьма проблематичным при создании изделия с формовой рабочей кромкой из-за неравномерности усадки изделия). И все же, хотелось бы отметить, что применение формовой рабочей кромки вполне допустимо, если заказчик не возражает против этого.