عملکرد و مکانیزم آببندی درزبندهای لاستیکی هیدرولیک
درزبندهای لاستیکی هیدرولیک به عنوان اجزای اساسی و کلیدی محصولات مکانیکی، تضمینکننده عملکرد صحیح سیستمهای هیدرولیک هستند. این درزبندها در تقریباً تمام تجهیزات هیدرولیک مورد نیاز بوده و در زمینههای مختلفی مانند خودروها، موتورسیکلتها، ماشینآلات ساختمانی و ماشینآلات عمومی کاربرد گستردهای دارند. وظیفه اصلی آنها جلوگیری از نشت سیال کاری (مایع) در سیستم هیدرولیک و همزمان مسدود کردن ورود هوای خارجی، گرد و غبار و سایر آلایندهها به سیستم و اجزا است، که این امر از آلودگی روغن جلوگیری کرده و در نتیجه کارایی عملیاتی و عملکرد کاری محصولات هیدرولیک را تضمین و عمر مفید تجهیزات را افزایش میدهد.
برای اطمینان از عملکرد پایدار و قابل اعتماد سیستم هیدرولیک، استفاده از درزبندهای لاستیکی هیدرولیک باید الزامات عملکردی اصلی زیر را برآورده کند:
1. حداقل نشت: درزبندهای هیدرولیک باید دارای عملکرد آببندی عالی باشند، به طوری که نشت در محدوده بسیار کوچکی کنترل شود و عملکرد آببندی با افزایش فشار روغن هیدرولیک به طور خودکار بهبود یابد؛ حتی در شرایط کاری سخت مانند فشار بالا و دمای بالا، نشت نباید به طور قابل توجهی افزایش یابد تا پایداری فشار سیستم تضمین شود.
2. سازگاری خوب: از آنجایی که درزبندهای هیدرولیک برای مدت طولانی در روغن هیدرولیک غوطهور هستند، مستعد تغییرات فیزیکی و شیمیایی مانند تورم، انحلال، تردی یا سخت شدن هستند که منجر به از کار افتادن عملکرد آببندی میشود. بنابراین، لازم است که درزبندها سازگاری خوبی با روغن هیدرولیک (سیال کاری) در تماس داشته باشند و بتوانند برای مدت طولانی بدون تخریب غیرعادی به طور پایدار کار کنند.
3. مقاومت اصطکاک کم: برای جلوگیری یا سرکوب پدیدههای نامطلوب مانند خزیدن در فشار کم و قفل شدن عملیات تجهیزات هیدرولیک، درزبندهای هیدرولیک باید مقاومت اصطکاک استاتیک و دینامیک کم داشته باشند و ضریب اصطکاک باید پایدار بماند تا تلفات توان سیستم کاهش یافته و عملکرد روان تجهیزات تضمین شود.
4. عمر طولانی: درزبندهای هیدرولیک باید دارای خاصیت ارتجاعی عالی، مقاومت در برابر حرارت، مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر فشار، مقاومت در برابر سایش و همچنین درجهای از استحکام فیزیکی و مکانیکی باشند که بتوانند در برابر آزمایش طولانی مدت شرایط کاری پیچیده مقاومت کنند، چرخه تعویض را طولانیتر کرده و هزینه نگهداری تجهیزات را کاهش دهند.
مکانیزم آببندی درزبندهای لاستیکی هیدرولیک
بر اساس شرایط کاری مختلف آببندی، آببندی را میتوان به دو دسته تقسیم کرد: آببندی استاتیک و آببندی دینامیک. در این میان، آببندی استاتیک عمدتاً شامل سه شکل است: آببندی با واشر، آببندی با درزگیر و آببندی تماس مستقیم، که برای سناریوهایی که حرکت نسبی بین سطوح آببندی وجود ندارد مناسب است؛ آببندی دینامیک را میتوان به دو نوع اساسی تقسیم کرد: آببندی دورانی و آببندی رفت و برگشتی، که برای شرایط کاری که حرکت نسبی بین سطوح آببندی وجود دارد مناسب است.
مکانیزم آببندی درزبندهای لاستیکی هیدرولیک عمدتاً شامل دو مرحله کلیدی است: یکی آببندی حفره است که هسته آن اطمینان از موقعیتیابی دقیق لبه خارجی (جزء استاتیک) درزبند در حفره نصب است و از نشت سیال از شکاف اتصال بین درزبند و حفره جلوگیری میکند؛ دیگری آببندی دینامیک است، یعنی آببندی تماسی بین لبه آببند و سطح شفت چرخان، که کلید تحقق عملکرد آببندی اصلی درزبند است و مستقیماً کیفیت اثر آببندی را تعیین میکند.
مکانیزم آببندی ناحیه تماس لبه درزبند برای اعمال عملکرد آببندی آن اهمیت تعیینکنندهای دارد. اثر آببندی عمدتاً به سه عامل کلیدی بستگی دارد: طراحی ساختاری لبه درزبند، ویژگیهای ساختاری ماده الاستیک و زبری سطح شفت چرخان. اثر ترکیبی نیروی شعاعی لبه درزبند، طراحی زاویه لبه و طراحی فاصله بین نوک لبه و مرکز فنر، فشار تماسی نامتقارن در ناحیه تماس بین لبه درزبند و سطح شفت ایجاد میکند - فشار تماس در سمت روغن بیشترین مقدار را دارد و روند صعودی تندی را نشان میدهد، در حالی که فشار تماس در سمت هوا با زاویه کوچک به آرامی کاهش مییابد.
تحت عمل تناسب تداخلی (قطر داخلی لبه درزبند در حالت آزاد کمی کوچکتر از قطر شفت طراحی شده است)، این فشار تماس نامتقارن، همراه با نیروی حلقوی دایرهای که توسط چرخش شفت چرخان ایجاد میشود، باعث تغییر شکل الاستیک ساختاری در ناحیه تماس لبه درزبند میشود. این ساختار تغییر شکل الاستومر آببند در طول دوره آببندی اولیه درزبند روغن به تدریج شکل میگیرد که نقش تعیینکنندهای در عملکرد آببندی دارد. بنابراین، درزبند لاستیکی هیدرولیک قبل از استفاده رسمی نیاز به دوره آببندی اولیه دارد تا از پایداری ساختار تغییر شکل اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، اثر ترکیبی چرخش شفت و خط مارپیچ روی سطح لبه درزبند باعث میشود این ساختار تغییر شکل، اثر پمپاژ به سمت روغن ایجاد کند و اثر آببندی را بیشتر بهبود بخشد.
ویژگیهای اصطکاک سطح لغزنده لبه درزبند عمدتاً توسط ویسکوزیته و سرعت لغزش سیال کاری تعیین میشود. در شرایط کاری عادی، یک فیلم روغن یکنواخت روی سطح لغزنده تشکیل میشود. لغزش متقابل بین درزبند و شفت چرخان تحت حالت روانکاری که توسط فیلم روغن جدا شده است انجام میشود، بنابراین اصطکاک و سایش به طور موثر کاهش مییابد. در سطح تماس لغزنده درزبند، روغن یک جریان دایرهای از "سمت اتمسفر ← سمت روغن ← سمت اتمسفر" تشکیل میدهد. یک حالت روانکاری خوب میتواند به طور موثر تشدید سایش را مهار کند و در نتیجه از نشت جلوگیری کند. بنابراین، کنترل دقیق عملکرد ماده لبه درزبند و شکل ساختار لبه، و سپس تنظیم مشخصات روانکاری و مکانیزم آببندی درزبند، کلید تضمین اثر آببندی و عمر مفید درزبند لاستیکی هیدرولیک است.