Uszczelniacz wału – simmering i pierścień uszczelniający
Uszczelniacz wału (simmering, zimering, pierścień uszczelniający, uszczelka wargowa) to promieniowe uszczelnienie dynamiczne zatrzymujące olej i smar w węźle łożyskowym przy jednoczesnym blokowaniu zanieczyszczeń zewnętrznych. Budowa opiera się na krawędzi uszczelniającej z elastomeru, metalowej obudowie usztywniającej i sprężynie dociskowej (garter spring). Mechanizm uszczelniania jest hydrodynamiczny – mikrogeometria wargi generuje efekt pompowania oleju z powrotem do układu przy każdym obrocie wału.
Zasada działania uszczelnienia promieniowego
Uszczelnienie promieniowe wału z https://e-marat.pl/kategoria/uszczelnienia/simmering nie może być bezwzględnie szczelne – cienki film olejowy między krawędzią uszczelniającą a wałem jest warunkiem koniecznym dla niskiego tarcia i trwałości. Krawędź uszczelniająca posiada asymetryczny profil: kąt stromy od strony medium (5-7°) i płaski od strony powietrznej (40-70°). Ta asymetria generuje efekt hydrodynamiczny – mikroskopijne wypustki wargi na PTFE lub FKM pompują olej z powrotem przy każdym obrocie, utrzymując szczelność bez nadmiernego tarcia.
Sprężyna garter spring wywiera stały nacisk promieniowy 0,1-0,3 N/mm obwodu wału niezależnie od luzu montażowego i odkształceń cieplnych. Przy prędkościach obwodowych powyżej 12 m/s sprężyna generuje nadmierne ciepło i stosuje się simmeringi PTFE bez sprężyny z geometrią samocentrującą.
Oznaczenia i normy simmeringów
Wymiarowanie zgodne z normą PN-72/M-86964 (z metalową wkładką usztywniającą) i PN-72/M-86965 (w obudowie metalowej). Oznaczenie zawiera kolejno: średnicę wewnętrzną d, zewnętrzną D, szerokość b, typ i materiał. Przykład: 17 x 33 x 8 Mst FPM – d=17 mm, D=33 mm, b=8 mm, obudowa metalowa z wargą przeciwpyłową, materiał FPM (Viton).
| Typ PL | Symbol ISO | Budowa | Zastosowanie typowe |
|---|---|---|---|
| Typ 1 (A) | R | Płaszcz elastomer, bez wargi pyłowej | Przekładnie, czyste środowiska |
| Typ 2 (B) | M | Obudowa metalowa, bez wargi pyłowej | Silniki, docisk siłowy |
| Typ 3 (C) | GV | Obudowa metalowa wzmocniona | Duże otwory, odkształcone gniazda |
| Typ 4 (AS) | Rst | Płaszcz elastomer + warga pyłowa | Motoryzacja, pył miejski |
| Typ 5 (BS) | Mst | Obudowa metalowa + warga pyłowa | Przemysł, wilgoć, pył |
| Typ 6 (CS) | GVst | Wzmocniona + warga pyłowa | Ciężki przemysł, maszyny budowlane |
Materiały i zakresy temperatur
NBR (kauczuk nitrylowy) to standard do -40°C/+100°C dla olejów mineralnych. FPM/FKM (Viton) do +150°C z odpornością na oleje syntetyczne i glicole. PTFE (Teflon) do +200°C dla mediów agresywnych i wałów niehartowanych – obie wargi teflonowe (uszczelniająca i przeciwpyłowa) są zwulkanizowane bezpośrednio na obudowie. Przed montażem simmeringu PTFE wkładka plastikowa formująca wargę musi być usunięta dopiero w momencie zakładania na wał.
VMQ (silikon) do -50°C/+180°C dla niskich prędkości i wysokich temperatur, lecz z niską odpornością na ścieranie. ACM do +150°C w starszych silnikach z olejem ATF. HNBR do +150°C ze zwiększoną odpornością na ścieranie w układach hydraulicznych.
Wymagania montażowe wału i oprawy
Strefa biegu wargi na wale wymaga chropowatości Ra = 0,2-0,8 µm i twardości 45-60 HRC (hartowanie indukcyjne lub chromowanie twarde). Ślady po toczeniu muszą być poprzeczne do osi – podłużne rysy prowadzą olej wzdłuż wału i powodują przeciek. Bicie promieniowe wału musi pozostać poniżej 0,05 mm na prędkościach roboczych.
Gniazdo oprawy dla płaszcza elastomerowego: Ra ≤ 6,3 µm. Dla obudowy metalowej: Ra ≤ 3,2 µm z tolerancją otworu H8. Wciskanie wyłącznie trzpieniem montażowym równoległym do osi wału – skośny montaż trwale odkształca obudowę i niszczy osiowanie wargi. Smarowanie montażowe olejem roboczym, nigdy silikonem ani smarem stałym.
Diagnostyka uszkodzeń
- Warga twarda, popękana, pokryta nalotami – przekroczenie temperatury; wymienić NBR na FKM
- Warga ścięta jednostronnie – bicie wału >0,05 mm lub brak wyważenia dynamicznego
- Przeciek przy nowym simmeringu – zbyt wysoka chropowatość gniazda lub montaż bez trzpienia
- Szybkie zużycie wargi po wymianie – cząstki ścierne w oleju lub wał niewystarczająco twardy
- Przeciek przy niskich temperaturach – materiał NBR zamiast FKM lub VMQ
- Simmering PTFE nie uszczelnia – zapomniana wkładka plastikowa przed montażem
FAQ
Czym różni się simmering od uszczelki mechanicznej?
Simmering uszczelnia promieniowo wargą przy prędkościach do 20 m/s. Uszczelka mechaniczna uszczelnia czołowo pierścieniami ślizgowymi przy wysokich ciśnieniach i prędkościach powyżej 20 m/s.
Jak odczytać oznaczenie simmeringu z obudową metalową i wargą pyłową z FPM?
Kolejność: średnica d × D × szerokość b, typ (Mst = obudowa metalowa z wargą pyłową), materiał (FPM). Przykład: 40 × 55 × 7 Mst FPM.
Dlaczego simmering PTFE nie wymaga hartowanego wału?
PTFE ma bardzo niski współczynnik tarcia 0,04-0,08 i nie wytwarza ciepła tarcia – wał miękki nie ulega ścieraniu. NBR i FKM wymagają 45-60 HRC dla trwałości 8000+ h.
Jaka tolerancja otworu dla simmeringu z obudową metalową?
Tolerancja H8 z chropowatością Ra ≤ 3,2 µm. Zbyt luźne gniazdo powoduje obrót simmeringu w oprawie i natychmiastowy przeciek.
