Як підібрати кільце ущільнююче за розмірами та матеріалом

Гума, тефлон або фторкаучук на вигляд — лише дрібна деталь, але саме вона стримує робочі середовища під тиском 10–400 бар. У гідравліці й пневматиці кільця ущільнюючі працюють у температурному діапазоні від –60 до +250 °C, під постійним навантаженням, в агресивному середовищі.

Неправильний підбір — причина витоків, аварій, простоїв і втрат тиску. Деформація, розтріскування, втрата еластичності — типові наслідки економії або нехтування характеристиками.

У середньому понад 30 % несправностей гідросистем пов’язані з ушкодженням ущільнень. Високоякісне кільце ущільнююче працює до 5 років без заміни. Низькоякісне — ламається через кілька місяців.

Матеріал ущільнення впливає на стійкість, довговічність і безпеку

Матеріал обирається залежно від середовища, в якому працює система. Не існує універсальних рішень — кожен тип ущільнення призначений для певного тиску, температури та хімії.

1. NBR (нітрил-бутадієновий каучук). Стійкий до мінеральних олив, дизпального, мастил. Робочий діапазон температур — від –40 до +100 °C. Максимальний тиск — 25 бар. Використовується у 60 % гідросистем. Недолік — нестійкість до УФ і розчинників.
2. FKM (фторкаучук, Viton). Працює до +200 °C, витримує пари кислот, пального, синтетичних олив. Один з найдорожчих, але й найстабільніших матеріалів. Застосовується у нафтохімії, промисловості, авіації.
3. EPDM. Стійкий до пари, води, гальмівних рідин. Температурний діапазон — до +150 °C. Не підходить для контактів з мінеральними оливами.
4. PTFE (тефлон). Найбільш інертний до хімії. Працює від –200 до +260 °C. Витримує тиск до 400 бар. Недолік — крихкість, складність монтажу без пошкоджень.
5. HNBR (гідрогенізований нітрильний каучук). Поліпшений аналог NBR. Працює при +140 °C, стійкий до озону, стирання, мастил. Має кращу механічну міцність.

Як визначити потрібний розмір

Без точного вимірювання кільце не працюватиме правильно

Щоб ущільнення працювало — його треба посадити в паз точно за стандартом. Відхилення на 0,1 мм — причина витоку або механічного стирання. При монтажі в динамічні вузли похибка допустима не більше 0,02 мм.

Розмір визначається у трьох величинах:

1. Внутрішній діаметр (ID).
2. Товщина перерізу (CS).
3. Зовнішній діаметр (OD = ID + 2×CS).

Для більшості задач використовуються O‑rings за стандартами DIN 3771 або ISO 3601. 

Для вимірювання використовуються штангенциркулі, кільцекомпаратори або 3D‑сканери. Якщо зразок відсутній — готується креслення на основі посадкового паза.

Вплив тиску на вибір ущільнення

Тиск визначає потрібну щільність, твердість і форму кільця

При тиску до 10 бар працює майже будь-яке ущільнення з правильно підібраним розміром. У промислових гідросистемах тиск досягає 250–400 бар — у таких умовах O‑кільця з м’якої гуми прориваються. Потрібне ущільнення з твердого FKM або PTFE з армованим профілем.

Установки з пульсацією тиску (насоси, плунжерні приводи) потребують спеціальних ущільнень з компенсаційною камерою або направляючим кільцем. Високий тиск провокує видавлювання матеріалу, що компенсується спеціальними тефлоновими кільцями опорного типу.

Умови температури

Понад 60 % зношення трапляється через перегрів

Навіть найкраще ущільнення руйнується при перегріві. Розм’якшення, старіння, тріщини — типові наслідки роботи за межами температурного діапазону.

Рекомендовані діапазони:

• NBR — до +100 °C;
• EPDM — до +150 °C;
• FKM — до +200 °C;
• PTFE — до +260 °C.

Системи, які працюють на вулиці, мають обмеження ще й по мінімальній температурі. NBR витримує до –40 °C, EPDM — до –50 °C, PTFE — до –200 °C.

Типи ущільнень

O‑rings — не єдиний варіант

Кільце ущільнююче може мати різну форму профілю залежно від задачі:

1. Класичне O‑кільце — універсальний варіант для статичного ущільнення.
2. Х‑кільце — забезпечує менше тертя та краще прилягання.
3. U‑профіль — для гідроциліндрів, де потрібна стійкість до руху.
4. V‑профіль — самонапружений, витримує коливання тиску.
5. Плоскі кільця — використовуються в нестандартних з’єднаннях.

Монтаж і тестування

Ущільнення не працює без правильного встановлення

Перед монтажем канал очищується від бруду та залишків мастила. Використовується силіконова змазка. Не допускається натяг або скручування кільця — це спричиняє мікротріщини.

Після монтажу система тестується: тиск в 1,5 раза більше робочого, час витримки (не менше 30 хв) та  витік — не більше 0,05 мл/хв.

Гідравлічна система без тестування — латентна проблема. Один неправильний монтаж — витрати на десятки тисяч гривень. Правильне ущільнення — це не просто кільце, а гарантія стабільної роботи обладнання.

Пам’ятайте:

1. Матеріал визначає стійкість до температур і середовищ.
2. Розмір має відповідати з точністю до 0,02 мм.
3. Профіль обирається залежно від навантаження й руху.
4. Монтаж — ключ до довгого ресурсу.
5. Тестування — останній бар’єр перед запуском.