هنگامی که یک سیلندر هیدرولیک شروع به نشتی، به سمت خارج حرکت کردن یا تجربه عمر کوتاه مهر و موم در دماهای بالا می کند، اولین واکنش معمولاً جایگزینی مهر و موم های استاندارد با مهر و موم های FKM یا PTFE است.
با این حال، انتخاب مهر و موم ها برای یک سیلندر هیدرولیک با دماهای بالا تنها مسئله انتخاب ماده ای با بالاترین درجه حرارت نیست.
مهر و موم های سیلندر باید در برابر دما، فشار، سرعت حرکت، مایع هیدرولیک، فضاهای بیرونزدگی، شرایط میله پیستون، آلودگی و بار جانبی به طور همزمان مقاومت کنند. اگر هر یک از این عوامل نادیده گرفته شود، حتی یک مهر و موم با دمای بالا ممکن است نرم شود، خارج شود، سریعاً فرسوده شود، یا دوباره نشتی کند.
تأیید دمای عملیاتی واقعی
قبل از انتخاب یک ماده مهر و موم، تفاوت بین چندین دمای مختلف را مشخص کنید:
- دمای محیط تابستان
- دمای عادی روغن هیدرولیک
- دمای پایدار روغن در حین کار مداوم
- دمای اوج کوتاهمدت در حین شوک های فشاری یا چرخه های سریع
- دمای تماس محلی در اطراف لب مهر و موم
به عنوان مثال، دمای محیط اطراف یک دستگاه ممکن است تنها ۴۰ درجه سانتیگراد باشد، در حالی که روغن هیدرولیک پس از چند ساعت کار به طور قابل توجهی داغ تر میشود.
مهر و موم های میله و پیستون همچنین در حین حرکت سریع متقابل حرارت اصطکاکی تولید میکنند. بنابراین، دما مستقیماً در لب مهر و موم ممکن است بالاتر از دمای روغن اندازهگیری شده در مخزن باشد.
حداکثر دمای نشان داده شده در یک کاتالوگ مهر و موم معمولاً بر اساس شرایط آزمایش خاص است. این به این معنا نیست که مهر و موم می تواند به طور مداوم در دمای، فشار و سرعت حداکثر خود به طور همزمان عمل کند.
یک حاشیه ایمنی مناسب باید همیشه برای عملیات مداوم در دماهای بالا حفظ شود.
مواد مهر و موم را برای کاربرد کامل انتخاب کنید
مواد مختلف آب بند ترکیب های مختلفی از مقاومت در برابر دما، مقاومت در برابر سایش، الاستیسیته، اصطکاک و سازگاری با مایعات را ارائه می دهند.
پلی اورتان
آب بندهای پلی اورتان مقاومت خوبی در برابر سایش، استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر خارج شدن دارند. آنها به طور گسترده ای برای آب بندهای میله، آب بندهای پیستون و تیغه ها در سیلندرهای هیدرولیک صنعتی و متحرک استفاده می شوند.
با این حال، همه درجات پلی اورتان برای کارکرد مداوم در دماهای بالا مناسب نیستند. برخی از مواد پلی اورتان هیدرولیکی پیشرفته شاید در دماهایی حدود 110 درجه سانتیگراد کار کنند که بستگی به ترکیب و طراحی آب بند دارد.
هنگامی که به طور مداوم در نزدیکی محدودیت دما استفاده شود، پلی اورتان ممکن است نرم شود، الاستیسیته خود را از دست بدهد یا در شکاف های اجزا خارج شود.
کائوچوی نیتریل
NBR به طور متداول برای حلقه های O، آب بندهای ساکن و عناصر انرژی دهنده استفاده می شود. معمولاً سازگاری خوبی با مایعات هیدرولیکی مبتنی بر روغن معدنی دارد و نسبتاً اقتصادی است.
بسیاری از ترکیبات استاندارد NBR در دماهایی تا حدود 100 درجه سانتیگراد استفاده می شوند، اگرچه حد واقعی به فرمولاسیون و شرایط کار بستگی دارد.
در معرض قرار گرفتن طولانی مدت بالای دامنه دماهای مناسب ممکن است باعث سخت شدن، ترک خوردن، کوچک شدن یا تنظیم فشاری شود.
NBR معمولاً برای کاربردهای هیدرولیکی استاندارد از تجهیزات با دمای بالا بهتر است.
کائوچوی نیتریل هیدروژنه
HNBR در مقایسه با NBR استاندارد، مقاومت به حرارت، مقاومت در برابر پیری و عملکرد مکانیکی بهتری ارائه می دهد.
بسته به ترکیب و ساختار آب بند، برخی از اجزای HNBR ممکن است برای دماهای حدود 150 درجه سانتیگراد مناسب باشند.
بنابراین HNBR می تواند گزینه ای میان NBR و FKM باشد. با این حال، سازگاری با مایع هیدرولیکی دقیق و افزودنی ها همچنان باید تأیید شود.
کائوچوی فلوروکربن
FKM به طور مکرر برای حلقه های O با دمای بالا، آب بندهای ساکن و عناصر انرژی دهنده در مجموعه های آب بند PTFE استفاده می شود.
برخی از ترکیبات FKM ممکن است در دماهایی نزدیک به 200 درجه سانتیگراد کار کنند و مقاومت خوبی در برابر حرارت و پیری ارائه دهند.
با این حال، FKM به طور خودکار بهترین انتخاب برای هر سیلندر دما بالا نیست. انعطاف پذیری در دماهای پایین، مقاومت در برابر سایش دینامیک، سازگاری با مایعات هیدرولیکی و فرمولاسیون ترکیب نیز باید مورد نظر قرار گیرد.
جایگزینی یک آب بند NBR با FKM نقص های اضافی، آسیب به میله، آلودگی یا عدم تراز بودن سیلندر را اصلاح نخواهد کرد.
PTFE
PTFE اصطکاک کمی ارائه می دهد، قابلیت دما وسیعی دارد و با بسیاری از مایعات هیدرولیکی سازگاری خوبی دارد. معمولاً در آب بندهای پیستون و میله برای کاربردهای با دمای بالا، سرعت بالا یا کم اصطکاک استفاده می شود.
اما، PTFE دارای الاستیسیته یکسانی با مواد لاستیکی نیست. معمولاً به یک نوار NBR، HNBR، FKM یا سایر اجزای الاستومری برای حفظ فشار تماس نیاز دارد.
بنابراین قابلیت دما در کل مجموعه آببندی به هر ماده در ترکیب بستگی دارد، نه فقط به حلقه لغزشی PTFE.
مهر و موم های سیلندر را به عنوان یک سیستم کامل در نظر بگیرید
یک سیلندر هیدرولیک معمولاً شامل چندین عنصر آببندی و راهبری است:
- مهر و موم میله
- مهر و موم پیستون
- مهر و مومهای ایستاده
- تیغه
- حلقههای سایش
- حلقههای پشتیبان در صورت نیاز
هر عنصر عملکرد متفاوتی دارد.
آببندی میله، نشت خارجی را کنترل میکند. آببندی پیستون، محفظههای سیلندر را از هم جدا میکند. آببندیهای استاتیک از نشت بین اجزای مونتاژ شده جلوگیری میکنند. تیغه ورودی گرد و غبار و رطوبت را محدود میکند. حلقههای سایش بارهای جانبی را حمایت کرده و از تماس مستقیم فلز به فلز جلوگیری میکنند.
اگر فقط آببندی میله به روز شود در حالی که آببندی پیستون، حلقههای O، تیغه یا عناصر انرژیدهی برای دما نامناسب باقی بمانند، سیلندر ممکن است همچنان نشت داخلی، نشت خارجی یا شکست زودرس آببندی را توسعه دهد.
بنابراین باید تمامی مواد آببندی و راهبری به عنوان یک سیستم بررسی شوند.
فشار و خطر بیرونزدگی را در نظر بگیرید
بسیاری از ترکیبات لاستیکی و پلییورتان در هنگام افزایش دما نرمتر میشوند.
در فشار کاری بالا یا افزایش فشار، ممکن است مواد آببندی نرم شده به فضای بین پیستون، سوراخ سیلندر، میله، بوش راهنما یا شیار آببندی وارد شود.
این میتواند باعث شود:
- خروج آببندی
- لبههای بریده شده
- پاره شدن
- تغییر شکل دائمی
- نشت ناگهانی
برای سیلندرهای با دمای بالا و فشار بالا، بررسی کنید:
- فشار کاری نرمال
- حداکثر و فشار اوج
- فشار برگشتی در خط
- ابعاد شیار سیل
- فاصله خارج شدن پیستون تا سوراخ
- فاصله میله تا راهنما
- شرایط حلقه پشتیبان
- مقاومت در برابر خارج شدن سیل
مواد سیل، طراحی شیار، تلورانسهای اجزای سازنده و ساختار پشتیبان باید به طور همزمان مورد توجه قرار گیرند.
نصب یک ماده با دمای بالاتر بدون کنترل فاصله خروج میتواند هنوز منجر به خرابی سریع شود.
سرعت سیلندر و فرکانس چرخه را در نظر بگیرید
سرعت سیلندر و فرکانس سیکل به طور مستقیم بر دمای سیل تاثیر میگذارند.
حرکت سریع و برگشتی ایجاد اصطکاک در اطراف سیل میله، سیل پیستون و حلقههای سایش میکند. سیکلهای مکرر همچنین زمان موجود برای سیلندر برای释放 سرما را کاهش میدهد.
یک سیل ممکن است دمای استاتیک بالایی را تحمل کند اما در شرایط دینامیک با سرعت بالا عملکرد ضعیفی داشته باشد.
زمانی که دما، فشار و سرعت بالا به طور همزمان اتفاق میافتد، حد عملیاتی سیل معمولاً پایینتر میآید.
سیلندرهای با چرخه سریع ممکن است به موارد زیر نیاز داشته باشند:
- طراحیهای سیل با اصطکاک کم
- زبر بودن مناسب سطح میله
- فیلمهای روانکاری پایدار
- فاصلههای راهنمای صحیح
- انتقال گرما به اندازه کافی
- حجم و اندازهگیری صحیح پورت و لوله
افزایش سختی سیل به تنهایی ممکن است اصطکاک را افزایش دهد و حرارت اضافی تولید کند.
تأیید تطابق با مایع هیدرولیک
دمای بالا واکنشهای شیمیایی بین روغن هیدرولیک و مواد سیلکننده را تسریع میکند.
سیستم ممکن است از:
- روغن معدنی هیدرولیک
- سیال هیدرولیک مصنوعی
- سیال آب-گلایکول
- سیال مقاوم در برابر آتش فسفات-استر
- روغن هیدرولیک زیستپذیر
- سیالات ویژه دیگر
مواد سیل مناسب برای روغن معدنی ممکن است برای سیال آب-گلایکول یا فسفات استر مناسب نباشد.
هنگامی که مواد و سیال ناهمخوان باشند، سیل ممکن است متورم، کوچک، نرم، سخت، ضعیف، یا دچار ترکهای سطحی شود.
تخریب روغن، آلودگی و کاهش افزودنیها همچنین میتواند عملکرد سیل را با گذشت زمان تغییر دهد.
برند دقیق سیال هیدرولیک، نام محصول، درجه ویسکوزیته و نوع سیال باید در زمان انتخاب سیل ارائه شود. توصیف سیال فقط به عنوان “روغن هیدرولیک استاندارد” ممکن است اطلاعات کافی ارائه ندهد.
چک کردن میله، سوراخ، راهنمایی و نصب
حتی مواد سیل صحیح نیز ممکن است به سرعت در صورت آسیب دیدن اجزای سیلندر اطراف خراب شود.
میله پیستون باید برای:
- خراشها
- زنگ زدگی
- حفرهسازی
- آسیب به کرومپوش
- زبری سطح نادرست
- تابیدگی
بورد سیلندر همچنین باید برای خط و خش، زنگ زدگی، سایش ابعادی و نقصهای سطحی بازرسی شود.
عدم تطابق، بار جانبی، پینهای فرسوده، بوشینگهای آسیب دیده و حلقههای راهنمای فرسوده میتوانند تماس سیل نابرابر ایجاد کنند. این امر موجب افزایش اصطکاک، حرارت محلی و سایش یکطرفه میشود.
قبل از نصب واشرهای جدید با دمای بالا، میله، سوراخ سیلندر، حلقههای سایش، بوشینگهای راهنما، نقاط نصب و همراستایی سیلندر را بازرسی کنید.
در غیر این صورت، واشرهای تعویض شده ممکن است پس از مدت کوتاهی از شروع کار دوباره نشتی پیدا کنند.
چه اطلاعاتی برای انتخاب مهر و موم مورد نیاز است؟
اطلاعات زیر را به تأمینکننده سیلندر یا واشر ارائه دهید:
| عامل انتخاب | اطلاعات مورد نیاز |
|---|---|
| دما | دماي محيط، دماي روغن دائمی و دماي اوج |
| فشار | فشار نرمال، فشار اوج و فشار برگشتی |
| سیال هیدرولیک | مارک، نام محصول، درجه ویسکوزیته و نوع سیال |
| حرکت | سرعت گسترش و جمع شدن، فرکانس چرخه و زمان کار روزانه |
| ابعاد سیلندر | حفره، قطر میله، ضربه و جهت نصب |
| بار | نیروی فشار، نیروی کشش، بار جانبی و بار ضربهای |
| محیط زیست | گرد و غبار، آب، اسپری نمک، مواد شیمیایی و قرارگیری در فضای باز |
| علائم خرابی | نشت خارجی، نشت داخلی، انحراف، استخراج یا سایش سریع |
دادههای دقیق عملکرد به تأمینکننده کمک میکند تا مواد، پروفیل، محرکها، حلقههای پشتیبان و اجزای راهنما را برای کاربرد کامل انتخاب کند.
نتیجهگیری
انتخاب واشرها برای یک سیلندر هیدرولیک با دمای بالا نیاز به بیش از مقایسه دماهای حداکثر دارد.
فرآیند صحیح با دماهای واقعی روغن دائمی و اوج آغاز میشود. سپس فشار، نوع سیال، سرعت، فرکانس چرخه، خللهای استخراج، شرایط سطح میله، سوراخ سیلندر، راهبری، آلودگی و همراستایی نصب باید مد نظر قرار گیرد.
پلیاورتان، NBR، HNBR، FKM و PTFE هر کدام کاربردهای مناسبی دارند، اما هیچ ماده واحدی برای هر سیلندر با دمای بالا مناسب نیست.
مهر باید همیشه به عنوان بخشی از یک سیستم کامل مهر و موم، هدایت، روانکاری و مدیریت حرارتی انتخاب شود.
AiSoar Hydraulics راهحلهای سفارشی سیلندر هیدرولیک و مهر و موم برای دماهای بالا، بارهای سنگین، چرخههای سریع و برنامههای صنعتی پرتقاضا ارائه میدهد.
