Как работает сальник на валу
Перейти к содержимому

Как работает сальник на валу

  • автор:

Тонкости подбора и установки сальников

Сальник — это устройство, предназначенное для уплотнения соединений вращающихся частей автомобиля. Несмотря на кажущуюся простоту и большой опыт применения в автомобилях, конструкция и выбор этой детали — достаточно важная и сложная задача.

Заблуждение 1: Для подбора сальника достаточно знать его размеры

Размер является важным, но далеко не единственным параметром. При одинаковых размерах сальники могут кардинально отличаться своими свойствами и сферой применения. Для корректного выбора нужно знать температурный режим, в котором будет работать сальник, направление вращения вала установки, требуются ли конструктивные особенности, такие как двубортность.

Вывод: для корректного подбора сальника нужно знать все его параметры, и какие требования установлены заводом-изготовителем автомобиля.

Заблуждение 2. Сальники все одинаковые и отличия по цене проистекают из жадности производителя

Фактически сальники могут изготавливаться как из разных материалов, так и различными методами.

Материалы, применяемые для производства сальников:

  • ACM (акрилатный каучук) — температура применения -30°C … +150°C. Самый дешевый материал, очень часто применяется для изготовления сальников ступицы.
  • NBR (маслобензостойкая резина) — температура применения -40°C … +120°C. Характеризуется высокой устойчивостью ко всем видам топливных и смазочных веществ.
  • FKM (фторкаучук, фторопласт) — температура применения -20°C …+180°C. Самый распространенный материал для производства сальников распредвалов, коленвалов и т.п. Имеет высокую стойкость ко множеству кислот, а также к растворам, маслам, топливу и растворителям.
  • FKM+ (фирменные фторкаучуки со специальными добавками) — температура применения -50°C … +220°C. Запатентованные материалы, производящиеся рядом крупных химических холдингов (Kalrez и Viton (производятся DuPont), Hifluor (производится Parker), а так же материалы Dai-El и Aflas). От обычного фторопласта отличаются расширенным температурным диапазоном и повышенной стойкостью к кислотам и ГСМ.

Также важно отметить, что при работе сальник не касается поверхности вала, уплотнение происходит за счет создание разряжения в области вращения вала при помощи специальных насечек. Их направление нужно учитывать при подборе, иначе насечки будут не засасывать масло в корпус, а наоборот — выталкивать его оттуда.

Бывает три типа насечек:

  • Правого вращения
  • Левого вращения
  • Реверсивные

Кроме материала, сальники отличаются и технологией производства. Сегодня применяются два способа производства: изготовление матрицей, вырезание из заготовок резаком. В первом случае на технологическом уровне не допускаются отклонения размеров и параметров сальника. Во втором — при большом объеме производства возможны отклонение от допусков, вследствие чего сальник уже имеет размеры, отличные от заданных. Такой сальник может не обеспечить надежное уплотнение и либо начнет течь с самого начала, либо быстро выйдет из строя из-за трения о вал, попутно повредив поверхность самого вала.

Держа в руках новый сальник, попробуйте отогнуть его рабочую кромку: у нового сальника она должна быть упругой, ровной и острой. Чем она острее, тем лучше и дольше будет работать новый сальник.

Ниже краткая сравнительная таблица сальников, в зависимости от типа материалов и способа производства:

Дешевый NBR Качественный NBR Дешевый FKM Качественный FKM FKM+
Общее качество Низкое качество изготовления и/или применяемого материала Высокое качество изготовления и применяемого материала Низкое качество изготовления и/или применяемого материала Высокое качество изготовления и применяемого материала Высокое качество изготовления и применяемого материала
Обработка кромок Кромки не обработаны Кромки обработаны Кромки не обработаны Кромки обработаны Кромки обработаны (в т.ч. лазером)
Бортность Большинство однобортные Двубортные, если необходимо конструктивно Большинство однобортные Двубортные, если необходимо конструктивно Двубортные, если необходимо конструктивно
Насечки Нет Есть, если необходимо конструктивно Может не быть Есть, если необходимо конструктивно Есть, если необходимо конструктивно
Технология производства Вырезание резаком Изготовление матрицей Изготовление матрицей Изготовление матрицей Изготовление матрицей
Материал изготовления Маслобензостойкая резина Маслобензостойкая резина со специализированными добавками Дешевый Фторопласт без специализированных добавок Качественный фторопласт Качественный фторопласт со специализированными добавками (например Viton)
Сертификация Часть продукции может быть не сертифицирована Продукция сертифицирована Часть продукции может быть не сертифицирована Продукция сертифицирована Вся номенклатура сертифицирована по ТР ТС
Температурный диапазон -40°C … +120°C (фактический может быть ниже) -40°C … +120°C -20°C … +180°C (фактический может быть ниже) -20°C … +180°C -50°C … +220°C

Другие статьи

#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях

Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.

#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях

Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.

#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях

Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.

#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях

Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.

«Как устроены и работают сальники» (часть 1)

Уплотнить, то есть сделать герметичными – непроницаемыми для масла, охлаждающей жидкости или газа, стыки между деталями в двигателе непростая задача, особенно когда речь идет о так называемых «динамических» уплотнениях – то есть находящихся в местах контакта движущихся деталей, таких как коленвал, распределительный вал или стержни клапанов, что есть весьма непростая задача. Поскольку подобное уплотнение (иначе называемое «сальником») должно удерживать, и направлять в нужную сторону, масло для создания надежной смазывающей пленки, необходимой для защиты самого уплотнения от износа и, при этом, создавать минимальное сопротивление для движущейся уплотняемой детали. В каждом двигателе есть три основных детали, которым очень необходимы динамические уплотнения – это распределительный и коленчатый валы, а также – стержни клапанов. Конструкции этих уплотнений менялись год за годом, чтобы обеспечить наилучший контроль за расходом и распределением масла.

Первая часть нашей статьи посвящена уплотнениям коленчатого и распределительного валов.

1_15

Рис. 1. «Половинка» сальниковой набивки.

Сальниковая набивка

Раньше, лет семьдесят назад, для уплотнения коленвала широко применяли сальники так называемого набивного типа (рис. 1). Хотя на некоторых моторах сальниковая набивка, из-за своей простоты и сравнительной дешевизны, дожила и до наших дней. Набивка представляла собой жгут или шнур (в основном – из асбестового волокна), который надо было обрезать до длины, соответствующей размерам отверстия в постели вала и в крышке этой постели в блоке цилиндров.

Куски жгута сначала укладывали в специальные канавки, которые имелись в блоке цилиндров. Уложить жгуты в канавки помогал специальный инструмент (рис. 2), чтобы набивка полностью, и очень плотно, была уложена в канавку, перед тем как срезать ее по линии разъема блока и соответствующей крышки. Подобное уплотнение обеспечивало большую площадь контакта с коленвалом. При этом оно хорошо впитывало масло, которое и смазывало коленвал. Будучи новыми эти уплотнения надежно удерживают масло, но со временем, по мере истирания и износа, начинают протекать. Даже несмотря на то, что сейчас набивку изготавливают из очень прочных, преимущественно синтетических, волокон, которые трудно разрезать даже с помощью нового бритвенного лезвия.

4_8

Рис. 2. Приспособление для установки набивки

Разрезные сальники

На смену набивке пришли разрезные, из двух частей, сальники, которые работают лучше и помогают держать в чистоте пол в гараже или подъездную дорожку к дому. Эти уплотнения, формованные из резины на металлическом каркасе, имеют узкую уплотнительную кромку, которая собирает масло – для смазки и вала, и самой кромки, для уменьшения износа и отвода тепла. Устанавливать такие сальники намного проще, чем укладывать набивку. Каждая половинка вставляется в канавки и постели в блоке и ответной крышки, располагаясь таким образом, что край каждой половинки выступает за линию разъема (рис. 3 и 4). Поэтому стык двух половин такого сальника не совпадает линией разъема постели и крышки, что уменьшает возможности утечек. При установке всегда надо смазывать кромку уплотнения, чтобы его не повредило при первом запуске двигателя. И еще – обратите внимание, что его кромка должна быть направлена внутрь двигателя.

2_1_4

Рис. 3. Верхняя часть разрезного сальника, установленная в блок цилиндров.

3_1_4

Рис. 4. Нижняя часть разрезного сальника, установленная в крышку.

Цельные сальники

Во всех современных двигателях используют цельные сальники, которые обычно отформованы из специальной резины, на металлическом каркасе, либо, как в последнее время, из тефлона. (Химическое название этого материала – политетрафторэтилен (ПТФЭ). Раньше в СССР его называли фторопластом, а сейчас он широко известен под торговым названием тефлон.) Формованные резиновые сальники дешевле и более распространены. Они применяются в двигателях уже много десятков лет. Такие сальники имеют различную конструкцию: с металлической или обрезиненной наружной обоймой, с одинарными или двойными рабочими кромками, со спиральными насечками внутри или вовсе без них. Здесь мы рассмотрим некоторые из этих конструкций и их применение.

Сальники с металлической или обрезиненной обоймой

Раньше подобные сальники имели металлическую наружную обойму (рис. 5 и 6) и устанавливались в чугунные блоки с некоторым натягом. Подобная установка давала надежную фиксацию сальника и позволяла менять его без снятия коленвала, как это было раньше. На металлическую обойму обычно наносят покрытие различного цвета (красного, синего или зеленого), которое заполняет микронеровности в посадочном месте, чтобы масло не просачивалось. При установке такого сальника надо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить надлежащую соосность сальника и вала. Перекос сальника неизбежно приведет к неравномерному износу уплотнительной кромки, повреждению обоймы, соскакиванию прижимной пружины и, соответственно, к повышению температуры в месте контакта вала и рабочей кромки сальника. Что, в свою очередь, вызовет преждевременную течь масла.

Более современные сальники имеют обрезиненную внешнюю обойму (рис. 7 и 8). Такая особенность конструкции сальника, в основном, связана с широким применением алюминия в нынешних моторах. Переход от чугуна к алюминиевым сплавам не был простым, поскольку коэффициент температурного расширения двух этих металлов существенно различается, и их совместное использование приводило к известным проблемам. Так что обрезиненные обоймы позволяют легко устанавливать сальник в алюминиевый блок цилиндров или в соответствующую крышку, обеспечивают стабильность уплотнения даже когда диаметр отверстия увеличивается из-за расширения при нагреве. Еще одной важной причиной перехода к обрезиненной обойме стала защита посадочного места в блоке цилиндров от повреждений, которые может нанести более твердая, чем алюминиевый сплав, стальная обойма.

Конструкция кромки, обоймы и спирали

Независимо от того, является ли сальник разъемным или цельным, главный уплотнительный элемент в нем – рабочая кромка. Ранние сальники имели единственную кромку (рис. 5 и 7), которая работала неплохо, но такая конструкция, при попадании на наружную поверхность рабочей кромки сальника пыли и грязи, приводил к ее преждевременному износу и разрушению (рис. 9). Эта проблема была решена путем добавления второй, пылезащитной, кромки (рис. 6 и 8). Эта дополнительная кромка не прижимается плотно к валу, как основная, а скользит по его поверхности, не позволяя пыли и грязи проникать к основной – рабочей кромке (рис. 10). Сама основная кромка обычно имеет прижимную кольцевую пружину – для плотного контакта с валом.

На наружной стороне рабочих кромок многих сальников можно видеть характерные спиральные насечки. Это очень важная конструктивная особенность современного сальника. Такие насечки собирают масло, просочившееся через под рабочей кромкой, и направляют его обратно к месту контакта, то есть «возвращают» масло в двигатель. Важно правильно выбрать направление этих насечек – в соответствии с направлением вращения коленвала (рис. 11 и 12). Если ошибиться, то спиральная насечка будет выбрасывать масло наружу. Для судовых двигателей, где есть режим реверса и коленвал может вращаться в обе стороны, существуют сальники с волнообразным, перекрещивающимися и треугольным расположением насечек. Подобные «универсальные» сальники можно использовать как в обычных двигателях, так и в реверсивных (рис. 13).

Здесь показаны типичные поперечные сечения сальников различной конструкции.

5_7

Рис. 5. Сальник с металлической обоймой и одной рабочей кромкой.

6_5

Рис. 6. Сальник с металлической обоймой и двойной рабочей кромкой.

7_4

Рис. 7. Сальник с обрезиненной обоймой и одной рабочей кромкой.

8_3

Рис. 8. Сальник с обрезиненной обоймой и двойной рабочей кромкой.

12_1_1

Рис. 9. Однокромочный сальник.

Грязь собирается на рабочей кромке уплотнения и постепенно разрушает ее.

13_1_2

Рис. 10. Сальник с двойной кромкой.

Наружная вторая кромка защищает рабочую, удерживая грязь.

9_3

Рис. 11. Спиральные насечки для вращения против часовой стрелки.

10_3

Рис. 12. Спиральные насечки для вращения по часовой стрелке.

11_3

Рис. 13. Насечки для вращения в обоих направлениях.

Тефлоновые (ПТФЭ) сальники

В самых современных сальниках используют тефлон. Его наносят на тонкие кольца, сделанные из синтетических волокон, закрепленные тем или иным образом в металлической обойме, как и в случаях с формованными сальниками (рис. 14). Рабочая кромка таких сальников также имеет спиральные канавки, подобно более ранним конструкциям. Преимущество тефлоновых сальников – большая площадь контакта, что обеспечивает надежное уплотнение и смазку даже при дефектах поверхности. Кроме того, увеличение площади контакта обеспечивает большее «откачивающее» действие спиральных канавок – для удержания масла в двигателе. Подобные сальники также допускают некоторое смещение вала относительно центра отверстия и имеют более широкий диапазон рабочих температур: от — 80 до +260° C. Многие сальники из ПТФЭ также имеют вторую кромку, для защиты основной, рабочей, кромки от пыли и грязи.

Такие сальники обычно поставляются со специальным приспособлением для монтажа. Это направляющая втулка (обычно пластиковая), которая вставлена в отверстие сальника. Она «надевается» на коленчатый вал, а затем сальник надвигается со втулки на вал, вставая на свое место в правильном положении. Это нужно для того, чтобы избежать повреждения рабочей кромки. Неправильная установка подобного сальника может привести к дефекту уплотняющей кромки и последующим утечкам. Кроме того, такие сальники следует устанавливать «на сухую», без предварительной смазки рабочей кромки сальника и вала, так как использование любой смазки ведет к быстрому отказу уплотнения. Дело в том, что тефлон с рабочей кромки сальника при первом контакте с валом, сразу после запуска двигателя, частично «намазывается» на вал, в виде тонкой пленки, обеспечивая лучшее скольжение. А нанесение любой смазки такому переносу помешает.

14_1_1

Рис. 14. Поперечное сечение тефлонового (ПТФЭ) сальника/

Ремонтная втулка

Со временем на поверхности коленвала, в месте контакта с рабочей кромкой сальника, образуется характерная канавка. Также могут проявиться и другие виды износа – типа питтинга или коррозии на внешнем конце вала, находящемся за пределами картера. Все они могут вызвать преждевременный износу нового сальника. При установке нового сальника, другого производителя, рабочая кромка может сместиться «внутрь» или «наружу» относительно прежнего положения. Если кромка нового сальника окажется «снаружи», то может попасть на участок вала, который до этого был поврежден, из-за пыли или ржавчины. А подобные дефекты поверхности вала способствуют быстрому появлению утечек. Если же новая кромка окажется точно на месте прежней, то попадет в канавку на валу, возникшую из-за выработки и в этом случае уплотнение тоже будет плохим.

Одним из способов восстановления работоспособности уплотнения является установка на вал ремонтной втулки. Подобные втулки, изготовленные из нержавеющей стали, «надеваются» на вал и создают новую гладкую поверхность для работы сальника (рис. 15 и 16). Но очень важно правильно, без перекоса, установить втулку. Некоторые производители подобных втулок также продают и приспособления для их установки, чтобы ось втулки точно совпала с осями вала и сальника. Малейшее несоответствие – и поверхность втулки будет деформирована, так что её установка потеряет смысл.

15_1_3

Рис. 15. Ремонтная втулка создает новую, неизношенную, поверхность для контакта с кромкой сальника.

16_2

Рис. 16. Внешний вид типичной ремонтной втулки

Есть и другие решения, которые позволяют решить проблему износа поверхности под сальник без установки ремонтной втулки. Например, для некоторых V-образных восьмицилиндровых двигателей Chevrolet предусмотрен ремонтный сальник, рабочая кромка которого смещена внутрь относительно оригинального (рис. 17). Таким образом кромка нового сальника будет работать на неизношенном участке вала.

17_1_1

Рис. 17. Сравнение двух сальников: стандартного (слева) и ремонтного, со смещенной кромкой (справа).

Брайан Робертс

Технический специалист AERA Брайан Робертс имеет более чем 20-летний опыт работы на рынке запчастей для обслуживания и ремонта, работал в Federal-Mogul (Fel-Pro), Modern Silicone Technologies и Dana Corporation в качестве инженера и менеджера по продуктам. Обладает обширными знаниями в области разработки, производства и продажи прокладок; в частности, герметизации двигателя и решение проблем в этой области.

Как работают сальники (уплотнительные манжеты)?

Сегодня мы попробуем рассказать, что влияет на работу сальников

В ремонтной практике все еще встречаются коленчатые валы, на которых есть маслосгонная накатка (см. схему 3). Чтобы сальниковая набивка долго и надежно работала с подобным валом, очень важно надлежащее состояние спиральных «канавок» либо на самом валу, либо на уплотнении. Особенно учитывая тот факт, что производители не поставляют более современных уплотнений к таким моторам.

Если у вас есть инструмент для восстановления маслосгонной накатки на коленчатом валу (а его приобрести не просто), убедитесь, что он соответствует тому валу, который надо ремонтировать. В противном случае, вы измените угол и шаг расположения спиральных канавок в накатке. Имейте в виду, что эти канавки работают как архимедов насос и перекачивают значительный объем масла. Также очень важно соблюсти угол расположения канавок относительно направления вращения вала. Если не выдержать нужный угол, то все масло будет «сброшено» из уплотнения, так что набивка попросту сгорит и разрушится (см. схему 2).

Если не выдержать нужный угол, набивка сгорит и разрушится

Уплотнения (уплотнительные манжеты)

Полный перечень уплотнений (разной конструкции и назначения) очень велик. Однако, наиболее распространенным являются самоподжимные манжетные уплотнения. Тем не менее, периодически встречаются (особенно в старых моторах) сальниковые набивки: двухсекционные или плоские. Большинство современных манжет – полимерные формованные, со стальным каркасом и уплотнительными кромками разного вида. Все спецификации и допуски на уплотнительные манжеты можно найти в инженерных справочниках или в каталогах производителей, таких как R. L. Hudson и Federal Mogul.

Монтаж

Ошибки при монтаже сальников являются основной причиной возникновения неисправностей. Часто считают, что сальник – это простая деталь и устанавливают его, не задумываясь о последствиях.

Вот краткий перечень критических особенностей, которые следует соблюдать при монтаже сальника.

— Является ли отверстия по сальник (в крышке или картере) круглым?

Чрезмерный нагрев или охлаждение, хонингование, полировка могут влиять на диаметр и геометрию отверстия под установку сальника. Все это может привести к деформации сальника и, соответственно, к нарушениям в контакте уплотнительной кромки с валом и последующей течи масла.

— Является ли поверхность вала чистой?

Разного рода загрязнения (остатки моющего раствора, полировального абразива или любого другого материала) на поверхности вала не допустят плотного прилегания уплотнительной кромки к валу.

— Имеются ли повреждения и дефекты на самом валу или в отверстии корпуса, куда устанавливается сальник?

— Есть ли у вас оправки (приспособления), которые гарантируют, что сальник будет установлен правильно?

— Можно ли наносить герметик на посадочное место или на сам сальник?

На этот момент часто не обращают внимание. Часто утечка масла через уплотнения появляются потому, что герметик попадает между кромкой сальника и валом.

— Есть ли повреждения (надрывы, порезы, раковины или загрязнения) на самом сальнике?

— Нужно ли смазывать уплотнительную кромку и вал?

В большинстве случаев поверхность вала и кромку сальника надо смазывать. Но с сальником, выполненным по PTFE технологии (с плоской уплотняющей кромкой), рекомендуется держать и поверхность уплотнения и сам вал настолько сухими, насколько это возможно.

После монтажа

После монтажа сальника внимательно осмотрите сборку, на предмет повреждений от инструмента, излишков герметика и т. п. Очистите место установки настолько, насколько это возможно, чтобы устранить все потенциальные причины утечек.

Как уже было сказано выше, в справочниках и руководствах по ремонту есть гораздо больше полезной информации, которая поможет вам избежать ошибок при монтаже сальников.

Конструктивные особенности

Основное назначение сальников — это уплотнение валов в статике и динамике для разделения сред без потерь и без проникновения одной среды в другую:

  • воздуха от масла;
  • воды от воздуха;
  • охлаждающей жидкости от воздуха и т.д.

Изготавливаются уплотнения (сальники) в том числе и для разделения агрессивных кислот и щелочей от попадания во внешнюю среду.
Каждый сальник проходит достаточно длинный и сложный путь отработки конструкции и разработки композита полимера (резиновой смеси), стендовых и ходовых испытаний.

Идеальных методик расчета конструкций сальников не существует и большинство формул для расчетов — эмпирические, а выбор конструкции носит рекомендательный характер. Поэтому только стендовые и ходовые испытания дают окончательный вывод о надежности и долговечности уплотнений.

Требования к долговечности и надежности работы уплотнений возрастают непрерывно. Сегодня отдельные фирмы гарантируют ресурсный пробег 3 млн.км. или 50000 часов без смены сальника, а еще 20 лет назад 500 тыс.км. казалось мистикой.

Схема сальника

Рис.1 Типовая схема сальника вала вращения

Для решения задач по уплотнениям того или иного узла, конструкторы используют целую массу оригинальных решений. При этом решается задача уплотнения по валу вращения и по посадочному месту наружной поверхности.

Уплотнение по наружной поверхности.

«Рифленое уплотнение»

Сальник обязан уплотнять без утечек место посадки, куда он впрессовывается.

Раньше наружная часть уплотнения — по месту посадки — делалась сплошной и гладкой. При эксплуатации было замечено, что некоторые сальники со сплошным наружным обрезиниванием протекают (отпотевают). Анализ течей и отпотеваний показал, что при запрессовке резина не сжимается, и образуются микроскладки. Масло, обладая сверхтекучестью, вызывает «отпотевание» с последующим нарастанием пыли и грязи, что часто вызывает выход из строя всего уплотнения. Развитие техники позволило создать оборудование, которое позволяет без деформации впрессовывать сальник из прессформы, и рифленое наружное уплотнение, как более прогрессивное и надежное, получило свое развитие у большинства производителей, имеющих современное оборудование.

Схема сальника

Рис. 2а Гладкая наружная поверхность

Схема сальника

Рис. 2б Наружная поверхность с рифлением

Использование гидродинамического эффекта.

«Накатки»

До определенных угловых и линейных скоростей вращений вала, резиновый элемент — «губа» сальника — своей рабочей кромкой плотно прижимаются к валу, и масло не просачивается за пределы рабочей кромки. У таких сальников конструкторы изделия в основном решают вопрос обеспечения долговечности и малого износа в месте контакта. Здесь очень много зависит от качества обработки вала, качества резиновой смеси, антифрикционных и износостойких наполнителей, ну и, конечно, от смазки (масла).

На повышенных угловых скоростях (об/мин) резиновый элемент — «губа» с рабочей кромкой «открывается». Это связано с тем, что любой вал имеет эксцентриситет, любой сальник имеет смещение окружности рабочей кромки относительно наружного диаметра. У современных сальников и ответственных производителей эта величина не превышает 0,2мм. По валу этот эксцентриситет значительно меньше, но присутствует. При определенных скоростях, резина не успевает «закрыть» смещение и образуется зазор между валом и рабочей кромкой. Это позволяет маслу протекать.

Накатка

Рис.3 Накатка

«Хитрость», к которой прибегают конструкторы, состоит в том, что на «губу» сальника специальным образом наносится накатка специального профиля, выполняющая роль крыльчатки насоса. Крыльчатка неподвижна, а подвижна жидкость — масло или вода. Возникает так называемый «гидродинамический эффект», который позволяет «загонять» обратно масло, пытающееся проникнуть наружу.

Выбор формы, угла примыкания к рабочей кромке накатки, шаг накатки — это сложная и кропотливая работа конструктора. Расчетам это не поддается и существенно зависит как от свойств полимера (резины), так и от конструкции «губы» сальника. Обычно требуется выполнить 3-4 эксперимента для подбора оптимальной формы и исполнения накатки.

Гидродинамическая накатка выполняется для сальников левого вращения и правого вращения, и отличается углом наклона к рабочей кромке, на сальнике вводится обозначение, указывающая направление вращения.

Гидродинамические «реверсивные» насечки (накатки»)

Наблюдение за работой сальников показали, что есть у него т.н. «граничные» режимы работы. Большую часть времени сальник работает при угловых скоростях вала, не вызывающих его «открытия» и только при форсированном использовании он «открывается».

Еще есть часть сальников, работающих при невысоких угловых скоростях и при реверсивном вращении валов (например, полуоси автомобилей: движение вперед, движение задним ходом). Использование ориентированной на вращение вала «правой» или «левой» накаток, в таких случаях нецелесообразно экономически, технически же проблема решается путем изготовления «реверсивной накатки».

У сальников, изготовленных с применением этих элементов, как правило, есть предел угловой скорости.

Реверсивная накатка

Рис.4 Реверсивная насечка

Сальники с оголенным каркасом («Голые»)

С целью снижения затрат на полимеры (резиновую смесь), часто изготавливают сальники без наружного уплотняющего слоя.

Уплотнение происходит за счет плотной посадки — металл по металлу.

Добиться высококачественного, не протекающего уплотнения в этом случае практически не удается, поэтому при монтаже, в узел приходиться использовать специальный герметик. В условиях серийной сборки — это дополнительные трудозатраты, которые превышают затраты на обрезиненный по наружному диаметру сальник.

В условиях ремонтных мастерских — это дает незначительную экономию. Преимущества этих сальников перед обрезиненными — это прочная посадка в узле, т.к. не правильно обрезиненный сальник из-за остаточных деформаций в резиновой смеси, да еще под воздействием температур, может самопроизвольно сместиться в посадочном месте и потерять герметичность.

Оголённый каркас

Рис.5 Оголённый каркас

Сальники с полуоголенным каркасом («Полуголые»)

Конструкция каркаса у таких сальников, требует более высоких затрат: сложный процесс вулканизации и обработки — поэтому они изготавливаются по особому заказу потребителя.

Главное преимущество этого сальника в сравнении с «голым» и «обрезиненным» — это то, что он надежно крепится в гнезде за счет натяга металла по металлу, отлично герметизирует обрезиненной частью и имеет расход полимера на 15-20% меньше, чем обрезиненный.

Сальники такой конструкции целесообразно использовать в очень ответственных местах. Изготавливаются они, как правило, из очень добротных полимеров, например фтор-силиконовым, где цена за 1 кг. полимера — 56 дол. США.

Полуоголённый каркас

Рис.6 Полуоголённый каркас

«Пыльник» для сальника

Для защиты места уплотнения вала и рабочей кромки от попадания пыли, влаги, грязи в конструкцию сальника введен специальный элемент, который называется «пыльник».

Этот элемент защищает достаточно надежно от крупных частиц, которые способны повредить место уплотнения. Как правило, «пыльник» имеет зазор относительно вала или без натяга касается вала.

«Пыльник» выступающий

Пыльник выступающий

Рис.7 Пыльник выступающий

В узлах, которые постоянно находятся в условиях повышенной грязи, влаги, пыли — для увеличения срока службы сальника — пыльник выдвигают подальше от рабочей кромки. Тем самым увеличивается объем камеры внутри сальника. И то, что, так или иначе попадает внутрь — оседает в большой камере.

«Пыльник» с натягом на вал и с браслетной пружиной

Пыльник с браслетной пружиной

Рис.8 Пыльник с браслетной пружиной

Сальники, изготавливаемые с так называемым «пыльником», как правило, должны иметь зазор между «пыльником» и валом, но есть исключения.

Растущие требования к надежности уплотнений, особенно для автомобилей, работающих в экстремальных условиях, в том числе для военной техники (для так называемых «вездеходов»), вынуждают конструкторов искать решение по уплотнениям, исключающим попадание внутрь сальника воды, жидкой грязи, даже при полном погружении.

Такие сальники должны иметь повышенную износостойкость и внутренняя полость их на 2/3 должна заполняться специальной смазкой. Наружная пружина должна быть изготовлена из нержавеющей стали или из стали с антикоррозийной защитой.

Однако эти сальники не достаточно герметичны и допускают незначительные (3-5 мл на 1000 км пробега) протечки масла. Это связано это с изменением температуры внутри камеры сальника (между уплотняющей кромкой и пыльником). При движении воздушно-газовая среда внутри камеры нагревается и камера «надувается», при «стоянке» (вал не вращается) среда остывает, и камера начинает вбирать воздух извне.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *