Уплотнения поршней и штоков

На качество и длительность работы пневматических двигателей большое влияние оказывает выбор варианта уплотнений поршня и штока. Нередки случаи, когда неправильное конструктивное решение или некачественное изготовление узлов уплотнения приводит к частым ремонтам двигателя и его плохой работе, что снижает эффективность применения пневматического привода в целом.

Уплотнения в подвижных и неподвижных соединениях пневматических приводов должны отвечать следующим основным требованиям:
1) обеспечивать полную герметичность соединения, что проверяется при повышенном давлении воздуха (7—8 кгс/см2);
2) обеспечивать простоту сборки и разборки узла;
3) обладать высокой износостойкостью (для подвижных соединений) и хорошо противостоять действию масла и температурных колебаний как в самом двигателе, так и в окружающей среде;
4) уплотнений подвижных соединений должны обеспечивать минимальные потери мощности на трение.

В качестве уплотнений для поршней и штоков пневмодвигателей зачастую применяют кожаные уголковые манжеты и резиновые V-образные манжеты.

Однако, как показала практика ряда заводов, кожаные уплотнения обладают рядом существенных недостатков как конструктивного, так и эксплуатационного характера. Так, например, применение кожаных манжет приводит к необходимости выполнять поршень сборной конструкции, что усложняет и удорожает изготовление двигателя в целом. При эксплуатации кожаные манжеты необходимо периодически подтягивать, что вынуждает производить дополнительную разборку и сборку двигателя.

Кожаные манжеты являются источниками больших потерь мощности на трение, так как они имеют большую площадь соприкосновения с полостью цилиндра. По практическим данным, эти потери составляют от 50 до 60%. При длительных перерывах в работе кожаные уплотнения ссыхаются и отходят от стенок цилиндра, что нарушает герметичность соединения.

От указанных недостатков свободны уплотнения в виде резиновых колец круглого сечения (по ГОСТам 9833-73 и 18829-73), которые устанавливаются в канавки поршня или проточки под шток. Такие уплотнения получили широкое применение в пневматических механизмах. Они долговечны, надежны в работе, просты в изготовлении и, кроме того, позволяют резко упростить конструкцию узлов их связи с поршнем или штоком пневмодвигателя.

Уплотнительные О-образные кольца устанавливаются в канавки, при этом кольцо сжимается и принимает вид овала. В осевом направлении кольцу обеспечивается определенная  свобода   (зазор),  чтобы   гарантировать попадание сжатого воздуха 6 канавку, где оно расположено. Под давлением сжатого воздуха кольцо деформируется и заполняет зазор между уплотняемыми деталями (например, поршнем и цилиндром). Характерно, что с повышением давления воздуха в полости цилиндра такие уплотнения обеспечивают более надежную герметичность узла.

Резиновые кольца уплотнений изготовляются из малостойкой резиновой смеси. Такие кольца обеспечивают надежную герметичность; потери на трение при их использовании минимальные, так как площадь соприкосновения их с поверхностью цилиндра или штока незначительна.

Для обеспечения длительной и надежной работы такого уплотнения необходимо, чтобы уплотняемые поверхности цилиндра или штока были обработаны до чистоты не ниже V9, а канавки под уплотнение — не ниже V6. Кромки и острые углы канавок под уплотнительные кольца должны быть закруглены. Размеры резиновых уплотнительных колец, а также профиль и размеры канавок для них выбираются по соответствующим стандартам.