Грязесъемники для гидроцилиндров

Грязесъемники предназначены для защиты уплотнительных узлов штоков гидроцилиндров от попадания в них из окружающей атмосферы пыли, влаги, дорожной грязи и других загрязнителей.

Эффективная грязезащита особенно важна для современных уплотнительных узлов штоков гидроцилиндров.

Они состоят из уплотнений, высокая герметичность которых основана на затягивании масляной пленки, проникшей через них при ходе штока наружу из гидроцилиндра, назад в штоковую полость при его обратном ходе.

Поэтому они активно затягивают внутрь гидроцилиндра загрязнения, имеющиеся на поверхности штока, что не только ускоряет износ уплотнений, но и ведет к отказу всего гидропривода из-за засорения клапанов и гидрораспределителей.

Проникновение воды за грязесъемники также весьма нежелательно, т.к. при ее замерзании возможны отжим и повреждение уплотнительных элементов.

Для работы в условиях легкой загрязненности достаточно войлочного сальника или резинового грязесъемника по ГОСТ 24811-81 типа 1, 2, 4, имеющих герметичный контакт по всему периметру штока.

Для более тяжелых условий от грязесъемников требуется скреперное действие, т.е. наличие скребка, способного срезать со штока грязевую и ледяную корку.

Для этого грязесъемник должен быть выполнен аналогично резцу строгального станка, т.е. иметь острую, твёрдую и износостойкую рабочую кромку, прижатую с достаточной силой к штоку, а также систему отвода грязевой или ледяной стружки (рис.1).

Наличие узкой щели между штоком и втулкой перед грязесъемником (рис.2) недопустимо по следующим причинам.

«Скопление грязевых частиц, увлекаемых штоком, может приводить к их заклиниванию в зазоре шток-втулка и повреждению штока.» Забивка зазора грязевыми частицами препятствует радиальным смещениям штока в пределах зазоров в опорных элементах втулки, что приводит к опоре штока на грязевые частицы, вдавливанию их в шток и царапанью его рабочей поверхности.

«Фрикционный поток, увлекаемой штоком вязкой грязевой массы, создает в щели насосный эффект с повышенным давлением Р частиц в конце щели, повреждающим поверхности грязесъемников и штока.

Герметичный контакт грязесъемника со штоком и втулкой гидроцилиндра требуется не только для защиты уплотнительного узла от внешних загрязнений, но и для удержания масляной пленки, проникающей за уплотнения с целью возврата ее в штоковую полость за счет несоосного эффекта уплотнений.

Однако в традиционных грязесъемниках по ГОСТ 24811-81 плавно сужающаяся вдоль штока щель с тыльной стороны грязесъемника способствует уносу масляной пленки за грязесъемник.

В связи с этим желательно, чтобы грязесъемник обладал двухсторонним действием, т.е. имел дополнительную маслозадерживающую кромку (рис.3), выполняющую функцию дополнительного барьера на пути утечки и резервного уплотнения.

Совмещение с дополнительным уплотнением может улучшать и работу самого грязесъемника, если его поджим силами давления в штоковой полости при втягивании штока в гидроцилиндр приводит к дополнительному поджиму грязесъемной кромки, как это происходит в резино-пластмассовых грязесъемниках (рис.4).

Работа грязесъемников во многом определяется используемыми материалами.

Традиционные материалы грязесъемников — эластомеры — резины и полиуретаны, не отвечают в полной мере поставленным требованиям.

Их мягкость и податливость не позволяют срезать грязевую и ледяную корки со штока и обеспечивают лишь пыле-влагозащиту, что достаточно только для гидроцилиндров, работающих в цеховых условиях.

Попытки снабдить их дополнительной уплотнительной кромкой приводят к частым отказам от выдавливания грязесъемников из посадочного места при скоплении масла со стороны уплотнительного узла.

В связи с этим для всепогодных гидроцилиндров наметился переход к применению более жестких материалов — пластмасс средней и высокой твердости.

Оптимальным можно считать сочетание жесткого скребка из полиамида или полиформальдегида с грязесъемным и уплотнительным элементами из пластмассы средней твердости — полиэфира Хай-трел G7248; сшитого полиэтилена РЕХ или фторопласта 40. 

Эти материалы не обладают достаточной и стабильной упругостью, поэтому грязесъемники из них снабжаются поджимными кольцами из резины (рис.4).

Несение функции дополнительного резервного уплотнения обязывает грязесъемник иметь достаточную анти-экструзионную стойкость, чтобы удерживаться в посадочном месте и не разрушаться в случае воздействия на него полного перепада давления, действующего на гидроцилиндр (например, при проскоке жидкости через основные уплотнения за счет микродефектов на штоке).

Это условие ограничивает зазор между штоком и втулкой за грязесъемником.

Использование скребка из твердой пластмассы, по совместительству служащего защитным кольцом для грязесъемника, позволяет увеличить этот зазор до величин, исключающих контакт штока с втулкой даже при максимальном износе опорных элементов штока.

Выполнение скребка с фаской 20-30° и фаски на торце штоковой втулки создает оптимальный канал для стружкоотвода, исключающего скопление стружки у скребка.

Сопоставление характеристик грязесъемников отечественной и зарубежной разработки показывает, что наиболее эффективным грязесъемником в тяжелых условиях загрязненности является разработанный и выпускаемый «ПК ЭЛКОНТ» ГС типа Е50А.

Рис. 1. Механизм очистки штока грязесъемником.

• 1. шток
• 2. штоковая втулка
• 3. грязесъемник
• 4. режущая грязесъемная кромка
• 5. грязеотводная грань
• 6. грязевая корка

Рис. 2. Заштыбовка щели перед грязесъемником
с границей повышенного Р.

• 1.грязесъемник
• 2.грязевой поток
• 3.щель между штоком и втулкой
  
• 4.направление движение штока
  
• 5.люфт в опоре штока

Рис. 3. Резиновый грязесъемник по
ГОСТ 30075-93 типа ГР.

Рис. 4. Резино-пластмассовый грязесъемниктипа Е50-А фирмы ПК Элконт.

• 1.скребок
• 2.грязесъемно-уплотнительный элемент
• 3.поджимное кольцо