Типы резиновых сильфонов: материалы, руководство по выбору и сравнению

Типы резиновых сильфонов

Резиновые сильфоны обычно классифицируются двумя способами: по форме поперечного сечения и по конструкции. Форма определяет, как сильфон вписывается в данную сборку, а метод конструкции определяет, как он выдерживает нагрузку, тепло и повторяющиеся изгибы.

По форме к наиболее распространенным типам относятся:

• Круглые (цилиндрические) сильфоны — наиболее широко используемый профиль, устанавливаемый вокруг валов, стержней и круглых корпусов.
• Квадратные и прямоугольные сильфоны — используется на линейных направляющих, портальных осях и крышках станков с плоскими монтажными поверхностями.
• Конические (конические) сильфоны — соединить два разных диаметра, общие для пыльников рулевого управления и ШРУСа
• Многоосные сильфоны — спроектировано с неравномерным расстоянием между витками для одновременного обеспечения комбинированного осевого, бокового и углового перемещения.

По конструкции сильфоны делятся на две большие категории. Формованные сильфоны изготавливаются как единое целое из резиновой смеси, что дает гладкую, однородную стенку, подходящую для применений с умеренным давлением и умеренным циклом. Сильфоны, армированные тканью встроить тканый текстильный слой в резиновую стенку, чтобы повысить устойчивость к разрыву и стабильность размеров для более крупных деталей, более высокого внутреннего давления или применений, где сильфоны должны противостоять проколам острыми предметами.

Материалы резиновых сильфонов: обзор

Выбор материала является важнейшим фактором, влияющим на срок службы резинового сильфона, поскольку экстремальные температуры, химическое воздействие и воздействие УФ/озона разрушают эластомеры по-разному. Ниже приведено сравнение эластомеров, наиболее часто используемых в промышленных резиновых сильфонах.

Резиновые сильфоны EPDM

Резиновые сильфоны из EPDM ценятся за их устойчивость к воде, пару, ультрафиолетовому излучению и широкому спектру полярных химикатов, включая многие кислоты и щелочи. Это делает EPDM распространенным выбором для наружного оборудования, оборудования для очистки воды, а также для применений, требующих регулярной промывки или воздействия погодных условий. EPDM также хорошо выдерживает широкий диапазон температур, обычно надежно работая при температуре от -50°C до 130°C без значительного затвердевания или растрескивания.

Основным ограничением EPDM является плохая совместимость с маслами, топливом и смазками на нефтяной основе, которые вызывают набухание и размягчение материала. По этой причине сильфоны из EPDM обычно используются там, где окружающая среда связана с водой, паром или общими атмосферными воздействиями, а не с машинами, работающими с тяжелым маслом — вместо этого в гидравлических и механических устройствах со смазкой обычно используется нитрил или неопрен.

Сильфон из силиконовой резины

Сильфоны из силиконовой резины являются стандартным выбором, когда сильфон должен оставаться гибким в необычно широком или экстремальном температурном диапазоне. Силикон сохраняет свою эластичность при температуре примерно от -60°C до 200°C или выше в зависимости от рецептуры и гораздо лучше противостоит озону, УФ-излучению и длительному тепловому старению, чем эластомеры общего назначения.

По этой причине силиконовые сильфоны широко распространены в высокотемпературном промышленном оборудовании, печах, компонентах, прилегающих к выхлопным системам, а также в электронных или медицинских устройствах, где важны как термическая стабильность, так и чистота материала. Компромисс механический: силикон имеет меньшую устойчивость к разрыву и истиранию, чем нитрил или неопрен, поэтому он менее подходит для сред с острыми предметами, сильным истиранием или высокими механическими нагрузками.

Неопреновые резиновые сильфоны

Неопреновые резиновые сильфоны обеспечивают сбалансированное сочетание атмосферостойкости, умеренной маслостойкости и хорошей усталостной долговечности при изгибе, поэтому неопрен остается одним из наиболее широко используемых материалов для покрытий оборудования общего назначения и наружного оборудования. Он устойчив к солнечному свету, озону и общему старению лучше, чем натуральный каучук, но лучше, чем EPDM, выдерживает случайный контакт с маслами и смазками.

Неопрен надежно работает в умеренном диапазоне температур, обычно от -35°C до 100°C, что делает его практическим стандартом для мобильного оборудования, сельскохозяйственной техники и наружных механических покрытий, которые подвергаются одновременному воздействию погодных условий и легкому химическому контакту, не требуя при этом более высокой термостойкости EPDM или силикона.

Резиновые сильфоны для применения при высоких температурах

В условиях высоких температур требуются материалы, которые устойчивы не только к кратковременному тепловому воздействию, но и к долговременному термическому старению, которое постепенно затвердевает и растрескивает неподходящие эластомеры. Силикон и некоторые соединения EPDM являются двумя наиболее распространенными вариантами: силикон обычно предпочтителен при температуре выше примерно 150 ° C, а EPDM предлагает более экономичный вариант в диапазоне 100–130 ° C.

В этих приложениях толщина стенок и глубина гофры также должны учитывать тепловое расширение установленных компонентов, поскольку сильфон, размер которого точно соответствует комнатной температуре, может перетянуться, когда оборудование достигнет рабочей температуры. Производители обычно предусматривают запас на это расширение, когда заранее указывается диапазон рабочих температур.

Резиновые сильфоны для химической стойкости

Требования к химической стойкости сильно различаются в зависимости от того, будет ли сильфон контактировать с кислотами, щелочами, растворителями или нефтепродуктами, и ни один эластомер не будет работать лучше всего во всех из них. EPDM обычно обеспечивает максимальную стойкость к химикатам на водной основе, пару, а также многим кислотам и щелочам, тогда как нитрил и неопрен лучше подходят для воздействия масел, топлива и углеводородов. Фторэластомеры (FKM) обычно предназначены для самых агрессивных химических сред, включая сильные растворители и воздействие высокотемпературного топлива, хотя и требуют более высокой стоимости материала.

Поскольку диаграммы химической совместимости различаются в зависимости от производителя, а также от точной концентрации и температуры используемого химического вещества, рекомендуется подтверждать данные о стойкости для конкретного соединения и условий воздействия, а не полагаться только на общий класс материала.

Резиновые сильфоны против резиновых сапог

Термины «резиновый сильфон» и «резиновый чехол» часто используются как взаимозаменяемые, и во многих случаях они относятся к одному и тому же типу детали. Если проводится различие, оно обычно основано на форме и применении, а не на функции. Под резиновым пыльником обычно подразумевается более короткая, часто коническая или асимметричная крышка (классическим примером является пыльник ШРУСа или пыльник переключения передач), предназначенная для герметизации одного, относительно компактного соединения.

Резиновые сильфоны, напротив, чаще представляют собой более длинную цилиндрическую или прямоугольную крышку равномерной формы, предназначенную для обеспечения расширенного перемещения вдоль оси, например, на штоке гидроцилиндра или линейной направляющей. На практике оба термина описывают гибкие, сложенные эластомерные покрытия, которые защищают подвижные соединения от загрязнения, и выбор терминологии часто сводится к отраслевым соглашениям, а не к строгому техническому определению.

Руководство по выбору резиновых сильфонов

Выбор подходящего резинового сильфона начинается с условий эксплуатации, а не с самой детали. Приведенные ниже вопросы помогут сузить круг вопросов как по материалу, так и по конструкции:

1. В каком температурном диапазоне будут работать сильфоны? Экстремальное нагревание указывает на силикон; В экстремальных холодах и при обычном использовании на открытом воздухе лучше использовать EPDM или неопрен.
2. С какими химическими веществами или жидкостями он будет контактировать? Воздействие масла и топлива благоприятствует нитрилу или неопрену; вода, пар и кислоты предпочитают EPDM.
3. Какой объем движений он должен выдерживать? Определяет количество витков, шаг и необходимость использования стандартного круглого профиля или индивидуальной многоосной конструкции.
4. Насколько абразивна окружающая среда? Для установки с большим количеством мусора требуется конструкция, армированная тканью, или более толстые секции стен.
5. Геометрия крепления стандартная или нестандартная? Для нестандартных или конических точек крепления обычно требуется изготовленный по индивидуальному заказу сильфон, а не стандартная деталь.

Учет этих факторов перед определением материала или профиля помогает избежать двух наиболее распространенных видов отказов при эксплуатации: преждевременного растрескивания из-за несовместимого эластомера и чрезмерного растяжения или коробления из-за сильфона, неправильно подобранного для его хода и монтажных размеров.