حلقه مهر و موم گرد و غبار (حلقه گرد و غبار) عملکرد و ویژگی های عملکرد
حلقه گرد و غبار یک عنصر آب بندی هسته ضروری برای انتهای میله پیستون یک سیلندر هیدرولیک است. تمام مجموعه های سیلندر هیدرولیک استاندارد باید دارای حلقه های آب بند گرد و غبار باشند. در طول حرکت میله پیستون، لبه بیرونی حلقه گرد و غبار آلاینده های خارجی مانند گل، گرد و غبار، زباله، غبار آب و ذرات فلزی چسبیده به دیواره بیرونی میله پیستون را از بین می برد و از ورود ناخالصی ها به داخل حفره جلوگیری می کند و از خراشیدگی و ساییدگی بر روی ذرات اصلی جلوگیری می کند. حلقه گرد و غبار کامپوزیتی دو اثره، گرد و غبار و عملکردهای آب بندی کمکی را یکپارچه می کند. لبه بیرونی گرد و غبار آلاینده های خارجی را قطع می کند، در حالی که لبه آب بندی کمکی داخلی، لایه روغن اضافی چسبیده به سطح میله پیستون را می خراشد و ضخامت لایه روغن روان کننده مناسبی باقی می گذارد، نشت روغن هیدرولیک را کاهش می دهد و قابلیت اطمینان کلی آب بندی حفره را بهبود می بخشد.
درزگیرهای گرد و غبار اجزای حیاتی برای حفاظت از سیستم هیدرولیک هستند. اگر گرد و غبار وارد حفره هیدرولیک شود، نه تنها سایش غیرعادی و خرابی آب بند اصلی را تسریع می کند، بلکه به سطوح کار آستین راهنما و میله پیستون نیز آسیب می رساند. ناخالصیهای جدا شده مخلوط شده با روغن هیدرولیک میتوانند وارد اجزای هیدرولیک دقیق مانند پمپ هیدرولیک، شیر جهتدهنده و شیر تسکین شوند و باعث گیرکردن هسته سوپاپ، آسیب به اجزای توزیع جریان داخلی پمپ، نشت داخلی بیش از حد، صداها و خرابیهای غیرعادی شوند. در موارد شدید، مستقیماً می تواند منجر به خرابی و خاموش شدن قطعات هیدرولیک شود. یک مهر و موم گرد و غبار واجد شرایط می تواند به طور دقیق ناخالصی های جامد را از دیواره بیرونی میله پیستون حذف کند در حالی که مقدار کمی از فیلم روغن روان کننده را روی سطح میله پیستون نگه می دارد. این لایه روغن باقیمانده، روانکاری سیال بین لبه آب بندی و میله پیستون را فراهم می کند و به طور قابل توجهی از دست دادن اصطکاک خشک در لبه را کاهش می دهد و طول عمر کل مجموعه آب بندی را افزایش می دهد.
طراحی مهر و موم گرد و غبار باید هم سازگاری دینامیکی با شفت و هم آب بندی استاتیکی در شیار را در نظر بگیرد: ابعاد بیرونی باید با قطر بیرونی میله پیستون مطابقت داشته باشد تا به حذف دینامیک گرد و غبار و آب بندی برسد. قطر بیرونی حلقه بیرونی باید به درستی با شیار نصب مطابقت داشته باشد تا در اثر انقباض در دمای پایین و فشار روغن، شکاف و آلودگی روی حلقه بیرونی ظاهر نشود.
1. عملکرد پویا
یک لبه آب بند گرد و غبار با کیفیت بالا باید یک نیروی گیره شعاعی پایدار و قابل کنترل را حفظ کند تا از تناسب محکم در برابر سطح میله پیستون در تمام طول حرکت اطمینان حاصل کند. مواد پلیمری با سختی بالا و الاستیسیته بالا انتخاب ارجح برای دستیابی به این عملکرد هستند. **پلی اورتان Shore 94A (PU)** ماده اصلی برای آب بندی های گرد و غبار است که دارای مدول بالا، مقاومت در برابر سایش عالی، مقاومت در برابر تغییر شکل اکستروژن، مقاومت در برابر غوطه ور شدن روغن معدنی و مقاومت در برابر خوردگی گل و آب است. این برای دماهای محیطی از -40 تا +100 درجه سانتیگراد مناسب است و به طور گسترده ای برای اکثر شرایط کاری در ماشین آلات مهندسی، ماشین آلات قالب گیری تزریقی، سیلندرهای معدن و تجهیزات هیدرولیک متالورژی قابل استفاده است. گریدهای پلی یورتان اصلاح شده را می توان به شرایط کوتاه مدت با دمای بالا تا 120 درجه سانتیگراد نیز افزایش داد.
2. عملکرد نصب استاتیک
درزگیرهای گرد و غبار تک اثر بدون قاب، هنگامی که با استفاده از شیارهای باز مونتاژ می شوند، اغلب ساختاری شل دارند و تنها به تماس بین لبه آب بندی و میله پیستون برای تشکیل نیروی گیره ضد گرد و غبار تکیه می کنند. بین حلقه بیرونی درزگیر گرد و غبار و دیواره داخلی شیار هیچ گونه پیش سفت شدن وجود ندارد. هنگامی که دمای محیط کاهش می یابد، ترکیب لاستیکی منقبض می شود و باعث می شود قطر خارجی درزگیر گرد و غبار کوچک شود. این یک شکاف حلقوی بین حلقه بیرونی و دیواره شیار ایجاد می کند و به گل و لای خارجی، آب و گرد و غبار اجازه می دهد به راحتی به داخل سیلندر نفوذ کند. در مرحله طراحی محصول، جبران طراحی از طریق بهینه سازی تناسب تداخل قطر خارجی، اصلاح فرمول ترکیب لاستیکی و ضخیم شدن ساختار مقطع برای جلوگیری از نشت در دمای پایین و نقص ورود گرد و غبار مورد نیاز است. برای شرایط عملیاتی سخت با فشار بالا و دمای پایین، درزگیرهای گرد و غبار با اسکلت فلزی بیرونی برای از بین بردن خطرات احتمالی شکاف های شیار ترجیح داده می شوند.
II. بررسی اجمالی آب بندی کامپوزیت سیلندر هیدرولیک
مهر و موم های کامپوزیت سیلندر هیدرولیک اغلب از ساختار انباشته ای از حلقه های O و مهر و موم های لب با شکل نامنظم استفاده می کنند. حلقه O به عنوان یک پایه پیش بار الاستیک، همراه با مهر و موم های مربع، U شکل، Y شکل، YX شکل و غیر استاندارد با شکل نامنظم عمل می کند. برگشت O-ring تحت فشار به طور مداوم پیش بار شعاعی را برای آب بند لب فراهم می کند و با شرایط پیچیده عملکرد سیلندر مانند فشار متوسط-بالا، فشار متناوب و حرکت رفت و برگشتی با سرعت پایین سازگار می شود. این راه حل اصلی آب بندی برای سیلندرهای هیدرولیک سنگین است.
1. مهر U شکل
مهر و موم های U شکل کلاسیک مهر و موم شفت / سوراخ لبه ای برای سیلندرهای هیدرولیک هستند که برای میله های پیستون و کاربردهای آب بندی پیستون مناسب هستند. در شرایط کم فشار، آب بندی تماس از طریق تداخل لبه به دست می آید، که در نتیجه یک سطح تماس آب بندی کوچک و مقاومت اصطکاکی اولیه کم ایجاد می شود. با افزایش فشار متوسط، فشار روغن وارد حفره داخلی حلقه U شکل می شود و لبه را به سمت بیرون فشار می دهد. این تغییر شکل الاستیک لب را افزایش می دهد و نیروی گیره شعاعی همزمان با فشار افزایش می یابد و به طور مداوم سطح تماس آب بندی را باز می کند تا زمانی که تمام دیواره جانبی حلقه U شکل کاملاً به سطح آب بندی بچسبد و به یک آب بندی با فشار بالا قابل اعتماد دست یابد.
معایب: درزگیرهای U شکل در هنگام تحمل فشار به تنهایی مستعد پیچش، غلتش و ناهماهنگی هستند. تحت شرایط فشار بالا، آنها باید با حلقه های نگهدارنده برنزی مقاوم در برابر سایش برای محدود کردن حرکت جفت شوند. مقاومت اصطکاکی با افزایش فشار متوسط به طور قابل توجهی افزایش می یابد. آنها بیشتر در سیلندرهای رفت و برگشتی کم فشار و سرعت کم، مانند سیلندرهای ماشین آلات کشاورزی سبک و سیلندرهای هیدرولیک گیره کوچک استفاده می شوند.
2. حلقه مهر و موم Y شکل
این مهر و موم با چسباندن دو لبه باز خود به سطح آب بندی سیلندر/میله پیستون به آب بندی دست می یابد. این می تواند به تنهایی در شرایط عملیاتی استاندارد بدون حلقه نگهدارنده اضافی استفاده شود. از مزایای جامع آن می توان به عملکرد عالی آب بندی، اصطکاک کم در حین کار، مقاومت در برابر فشار متناوب، عملکرد صاف و عمر طولانی اشاره کرد. این برای سیلندرهای هیدرولیک فشار متناوب با قطر بزرگ، سکته مغزی طولانی و با سرعت بالا مناسب است و به طور گسترده در سیلندرهای هیدرولیک اصلی ماشین آلات ساختمانی و سیلندرهای هیدرولیک تجهیزات بهداشتی استفاده می شود.
3. حلقه مهر و موم YX شکل
حلقه آب بند نوع YX یک حلقه Y اصلاح شده با سطح مقطع افزایش یافته با نسبت ارتفاع به عرض > 2 است. این حلقه بین YX استفاده از شفت (درزگیر میله پیستون) و YX با استفاده از سوراخ (درزگیر پیستون) تمایز قائل می شود. ارتفاع لبه های آب بند در دو طرف ناهماهنگ است (لب کار بالاتر است و لب غیر کار پایین تر و محدودتر است). با به ارث بردن تمام مزایای مهر و موم حلقه های Y، لب پایین غیر کارآمد نقش محدود کننده و ضد غلتشی ایفا می کند. می توان آن را به تنهایی مونتاژ کرد تا از چرخش و پیچ خوردگی جلوگیری شود. ظرفیت تحمل فشار و پایداری با سرعت بالا تا حد زیادی ارتقا یافته است. برای سیلندرهای هیدرولیک سنگین با فشار بالا، فشار متناوب روغن فرکانس بالا و حرکت رفت و برگشتی با سرعت بالا مناسب است. این مهر و موم ترجیحی برای سیلندرها در معدن، وسایل نقلیه سنگین و تجهیزات متالورژی است.