Dynaaminen O-renkaat tiivisteet vaikuttavat tasapainoon tiukentumisvoimassa, kitkassa, voitelukalvossa, vuodossa ja käyttöiässä. Staattiset tiivisteet keskittyvät pääasiassa siihen, säilytäänkö kosketusjännitys pitkän ajan kuluttua puristuksesta; dynaamisten tiivisteiden on lisäksi kestettävä suhteellista liikettä, joten tärkeitä tekijöitä ovat myös lähtökitka, käyttökitka, tarttumis-liukuminen/kriipiminen, lämmönmuodostus, kulumisilmiöt ja voitelukalvon hajoaminen.

O-renkaan on oltava riittävän puristettu tiivistääkseen, mutta mitä tiukemmin se on puristettu, sitä suurempi on kitka ja kulumisilmiö.

Tämä Parker O-Ring Handbook jakaa dynaamisen tiivisteen kitkaan vaikuttavat päätekijät kolmeen luokkaan: tiivisteparteen tekijät (geometrinen muoto, valmistustoleranssit, esipuristus, materiaalin kovuus, kuiva/kuivattu kitkakerroin, turpoaminen ja alhaisen lämpötilan vaikutus); väliaineen tekijät (voitelukalvon muodostuminen, viskositeetti ja sen lämpötilariippuvuus); sekä käyttöolosuhteiden tekijät (työpaine, kitkanopeus, vastakappaleen metallipinnan karkeus, koneistustoleranssit, pistoke-akselin säteittäinen kuorma ja ohjausolosuhteet).

1. Mistä kitkavoima johtuu?

Dynaaminen O-rengas-kitka voidaan yksinkertaistaa seuraavasti: Ff ≈ μ × N, jossa N ≈ N(puristusennakkokuorma) + N(media-paine) + N(epäsuuntaisuus/ohjausreunat). Toisin sanoen kitka ei määräydy ainoastaan materiaalista — se määräytyy yhteisvaikutuksella kitkakerroin μ ja kosketusvoima N.

1.1 Kitka puristusennakkokuormasta

Kun O-renkaan asennetaan uraan, se puristuu säteittäisesti tai aksiaalisesti, mikä aiheuttaa alustavan tiivistystekijän. Tämä paine on hyödyllinen staattisessa tiivistyksessä, mutta se muodostaa kitkavoiman dynaamisessa tiivistyksessä. Mitä suurempi puristusmäärä on, sitä suurempi on kontaktipinta-ala ja sitä korkeampi tiivistyslinjan paine – käynnistys- ja käyttökitka nousevat yleensä molemmat. Parkerin matalakitkaisen parametrin taulukko listaa myös selvästi seuraavat toimenpiteet kitkan alentamiseksi: "vähennä O-renkaan puristusta, vähennä poikkileikkausta, vähennä kovuutta, vähennä painetta, käytä voitelua, vähennä liikkuvan pinnan karkeutta". Kuitenkin tässä on insinöörillinen kompromissi: liian pieni puristus aiheuttaa vuotoriskejä; liian suuri puristus lisää lähtövoimaa, lämpöä ja kulumaa.

1.2 Kitka media-paineesta

Hydrauliikkasylintereissä, pneumatiikkasylintereissä ja toimilaitteissa O-rengas ei ole asennettu pelkästään puristukseen — järjestelmän paine työntää O-renkaan lisää tiivistyspinnalle, mikä lisää kontaktipainetta. Tästä johtuen O-sigelit , kitka yleensä kasvaa paineen kasvaessa; Parkerin käsikirja mainitsee myös, että O-renkaan kitka kasvaa käyttöpaineen mukana. Siksi yleinen ongelma korkeapaineisissa hydrauliikkasylintereissä on: mitä korkeampi paine, sitä luotettavampi tiivistys, mutta kitka, lämpö ja kulumakulut kasvavat myös merkittävästi.

1.3 Kitka materiaalin viskoelastisuudesta

Kumi ei ole jäykkä materiaali, vaan viskoelastinen materiaali. Liukukosketuksessa se kokee pinnallista tarttumista, paikallista kimmoista muodonmuutosta, hystereesitappiota ja mikrosiirtymän/puristuksen sekä palautumisen viivästystä. Tämä tarkoittaa, että O-renkaan kitka ei johtu ainoastaan pinnallisesta "raapaisusta", vaan myös kumin sisällä tapahtuvasta energiatappiosta muodonmuutoksen ja palautumisen kierroksessa. Kovuus, täyteainejärjestelmä, pinnankäsittely, materiaalin polaarisuus ja yhteensopivuus käytettävän väliaineen kanssa vaikuttavat kaikki kitkakäyttäytymiseen.

2. Irrotusvoima: Miksi alustava käynnistys on niin vaikeaa?

Rikkoutumisvoima, jota kutsutaan myös rikkoutumisvastukseksi tai staattiseksi kitkaksi, on dynaamisen tiivisteen asiakkaiden helpoiten huomaama ongelma, joka ilmenee yleensä seuraavasti: hydrauli-sylinterin paine nousee äkillisesti käynnistyshetkellä; pneumatiikkasylinteri tuntuu selvästi kiinni ensimmäisellä liikkeellä; aktuaattorin sijoittaminen alkaa epätasaisesti; ensimmäinen liike pysähtymisjakson jälkeen on erityisen raskas; servojärjestelmät näyttävät heilahtelua tai ylivuotoa sijoituksessa. Parkerin käsikirja erottaa "staattisen kitkan, joka on voitettava liikkeen alkaessa" ja "dynaamisen kitkan liikkeen aikana" ja huomauttaa, että staattinen kitka on erityisen tärkeä vaihtelevalle tai sylinterimaiselle sovellukselle.

2.1 Rikkoutumisvastus on suurempi kuin käyttövastus

Kun O-rengas on ollut paikallaan tietyn ajan, kosketuspintojen välinen voitelukalvo puristuu hitaasti ulos esikompressiosta, ja kumipinnan ja metallipinnan välinen etäisyys pienenee siten, että pinnat ovat kitkassa tai rajakitkassa. Mitä pidempi on lepokausi, sitä ohuemmasta öljykalvosta on kyse ja sitä merkittävämpi adheesio, mikä johtaa korkeampaan irrotusvoimaan. Parkerin käsikirja huomauttaa, että elastomeerien staattinen irrotuskitka on yleensä huomattavasti suurempi kuin dynaaminen kitka; mitä pidempi on lepokausi, sitä helpommin öljy puristuu tiukentuvasta tiivistepinnasta ulos, ja irrotuskitka voi lähestyä rajakitkan tasoa – jopa saavuttaen useita kertoja suuremman arvon kuin käyttökitka.

2.2 Korkean irrotusvoiman pääsyyt

3. Käyttökitka: Ei aina mitä pienempi sitä parempi

Käyttökitka on O-renkaan aiheuttama vastus jatkuvassa vaihtosuuntaisessa liikkeessä. Se vaikuttaa suoraan sylinterin hyötysuhteeseen, toimilaitteen reagointinopeuteen, alhaisen nopeuden vakauttaan, lämmönmuodostukseen, tiivistimen kestoon, energiankulutukseen ja säätötarkkuuteen. Käyttökitkan hallinnan vaikeus: pienempi kitka tarkoittaa usein suurempaa vuotorisikoa; tiukempi tiivistys lisää kitkaa ja kulumista. Parkerin käsikirja huomauttaa myös selvästi, että kosketusvoiman vähentäminen lisää vuotoriskiä, joten alhainen kitka ja korkea tiivistysteho vaativat usein kompromissia.

3.1 Rajakitka, sekoituskitka ja nestemäinen voitelu

Parkerin käsikirjassa kitkan tiivistyksissä kuvataan Stribeckin käyrällä: staattisesta käynnistyksestä lähtien kitka on tyypillisesti rajakitkassa, ja vuoto kasvaa merkittävästi siirtyessä sekoituskitkaan; puhtaassa nestemäisessä voitelussa tiivistyksen kitka pysyy suhteellisen vakiona ja jatkuvalla voitelulla vähennetään merkittävästi vuotoriskiä. Käsikirjan tyypillisessä kuvauksessa rajakitkakertoimen arvo on noin 0,3 ja sekoituskitkassa se voi laskea noin 0,06–0,08 välille, vaikka tarkka arvo riippuu voitelusuhdesta ja käyttöolosuhteista.

3.2 Nopeuden vaikutus kitkaan

Alhaisella vaihtelevalla nopeudella on vaikea muodostaa voitelukalvoa, ja kitka pysyy rajapinnallisessa tai sekoitetussa alueessa, mikä lisää käynnistysvastusta, hidasliukumista ja kulumista. Nopeuden noustessa voitelukalvo muodostuu helpommin ja kitkakerroin voi laskea; Parkerin käsikirja huomauttaa, että suurempi pisteen nopeus on yleensä edullista kitkan alentamiseksi, koska korkeammalla nopeudella muodostuu tehokkaampi voitelukalvo – mutta absoluuttinen kitka riippuu edelleen tiivisteen rakenteesta, materiaalista, paineesta ja öljykalvon raapaisuasteikosta. Nopeus ei kuitenkaan ole sitä parempi, mitä korkeampi se on. Korkealla nopeudella kitkakerroin voi laskea, mutta kitkateho voi silti nousta: Pheat = Ff × v. Tyypillisiä ongelmia alhaisen nopeuden vaihtelevalle liikkeelle ovat siis pelko hidasliukumisesta, kun taas korkealla nopeudella pelätään lämmön muodostumista ja kulumista.

4. Tarttumis-liukumisilmiö ja hidasliukumaongelmat

Tukkiminen ja liukuminen (stick-slip), jota kutsutaan usein kiertelemiseksi, hitaaksi epävakaaksi liikkeeksi, tärinäksi tai alhaisen nopeuden epävakauden ilmiöksi, ei ole pelkkää "suurta kitkaa" – se on dynaaminen ilmiö, jossa kitkavoima vaihtelee epävakaasti nopeuden funktiona ja johon yhdistyy järjestelmän kimmoisuus.

Tyypillisiä ilmenemismuotoja: pneumaattinen sylinteri tärisee hitaassa käynnissä; hydrauliikkasylinteri ulottautuu katkonaisesti hitaalla nopeudella; toimilaite jää paikoilleen sitten hyppää äkisti; servosylinterin mikropaikannus on epävakaa; alhaisella nopeudella ja korkealla kuormalla esiintyy jaksollista tärinää; kääntöliikkeen yhteydessä esiintyy satunnaisia selvästi havaittavia iskuja.

4.1 Kolme ehtoa tukkimisen ja liukumisen (stick-slip) syntymiselle

Parkerin käsikirja esittää kolme välttämätöntä ehtoa tukkimisen ja liukumisen (stick-slip) syntymiselle: staattinen kitka ylittää jatkuvasti liukukitkan; käyttönopeus on alempi kuin kitkakertoimen alinta arvoa vastaava nopeus; teho siirtyy kimmoisaa kappaletta pitkin, kuten tavallisesti tapahtuu hydrauliikkasylintereissä, joissa on puristuvaa öljypylvästä.

Teknisistä termeistä: ensin se jää kiinni, järjestelmän paine tai kimmoisa muodonmuutos kertyy edelleen; kun staattinen kitka on voitettu, kitka laskee äkisti ja liikkuva osa hyppää nopeasti eteenpäin; sitten nopeus laskee ja se päätyy uudelleen kiinni jääneeseen tilaan. Tämä on "kiinni-hyppäys-kiinni-hyppäys" -jakso.

4.2 Miksi kriipaaminen on todennäköisempää alhaisella nopeudella

Alhaisella nopeudella voitelukalvo on riittämättömän paksu, ja tiivistyspinta on useammin rajakitkavyöhykkeellä. Tällöin staattinen ja dynaaminen kitka eroavat toisistaan merkittävästi. Ilmapainejärjestelmät ovat erityisen herkkiä tälle ilmiölle. Parkerin käsikirja huomauttaa, että ilmapainejärjestelmien tiivistysten voiteluolosuhteet ovat epäsuotuisampia kuin hydraulijärjestelmien tiivistysten; jos käytetään rasvavoitelua, voitelukalvoa ei voida täydentää jatkuvasti kuten öljyn tarjoamalla menetelmällä, vaan se kuluu pois asteittain liukuvan liikkeen myötä. Alhaisen nopeuden ilmapaine-sylintereissä stick-slip -vaara kasvaa entisestään, jos ilman syöttöä rajoitetaan säätöventtiilillä; terävät tiivistysreunat ja sopimaton metallipinnan karkeus pahentavat myös tätä ongelmaa.

4.3 Kriipumisen luonne ei ole "liian hitaata", vaan "epävakaa kitkakäyrä"

Alhainen nopeus sinänsä ei ole ongelma. Ongelmana on sen sijaan riittämätön voitelukalvon muodostuminen alhaisella nopeudella, staattinen kitka paljon suurempi kuin dynaaminen kitka, kitka-nopeuskäyrän epäsuotuisa kaltevuus sekä järjestelmän joustavuus. Siksi kun asiakas sanoo »pneumaattinen sylinteri liukuu hitaasti», vastaus ei voi olla pelkästään »lisää rasvaa». On myös tarkistettava seuraavat asiat: onko O-rengas puristettu liikaa; onko materiaali kovaa tai kiiltävää pintaa; onko sylinterin sisäpinnan karheus liian suuri tai liian pieni; onko sylinteriä pitkään käytetty ilman öljyvoitelua; onko työntövarren keskitys virheellinen; perustuuko ilman syöttö liialliseen kuristukseen hitaan nopeuden saavuttamiseksi; onko sylinterin sisähalkaisija suuri mutta kuorma pieni ja epätasainen; onko siirryttävä X-rengasta, Y-rengasta, U-muotoista tiivistintä tai matalan kitkan yhdistelmätiivistintä käyttävään ratkaisuun.

5. Voitelukalvo: Dynaamisten tiivistimien keskeinen tasapainokohta

Dynaamiset tiivisteet eivät perustu täysin kuivalle kitkalle eivätkä vaadi erityisen paksua öljykalvoa. Ideaalinen tila on yleensä ohut, vakaa ja hyvin tarttuva voitelukalvo.

Parkerin käsikirjassa todetaan, että optimaalinen tila on suhteellisen ohut voitelukalvo, jolla on riittävä tarttuvuus; jos voitelukalvo raapataan pois, tiiviste voi silti olla erinomaisen tiukka, mutta kulumisnopeus kasvaa nopeammin; jos voitelukalvo on liian paksu, se saattaa aiheuttaa epätoivottua vuotamista.

5.1 Voitelukalvo liian ohut

Kun voitelukalvo on liian ohut: lähtövoima nousee; tarttumis-liukumisriskejä lisääntyy; kumipinnan kulumisnopeus kasvaa; paikallinen lämpötilan nousu kasvaa; O-renkaan kosketusalue tiivisteen reunalla kirkastuu ja repeytyy; sylinteri saattaa alkaa kiristää tai tärähtää. Yleisiä syitä ovat riittämätön voiteluaine, alhainen väliaineen viskositeetti, korkea lämpötila, sopimaton pinnankarkeus, liiallinen esikompressio ja pitkä seisokkiaika.

5.2 Voitelukalvo liian paksu

Kun voitelukalvo on liian paksu: kitka saattaa vähentyä, mutta öljyn määrä sauvan pinnalla kasvaa; öljykalvo kuljetetaan pois takaisin- ja eteenpäinliikkeen aikana; ulkoinen vuoto tai öljypilvi lisääntyy; pneumatiikkajärjestelmä saattaa saastuttaa ympäristön; hydrauli-sylinterissä saattaa esiintyä sauvan vuotoa. Siksi lause "mitä enemmän voitelua, sitä parempi" ei pidä paikkaansa – dynaamisten tiivistimien tarve on ohjattava öljykalvo, ei rajoitonta öljyn tarjontaa.

6. Lämpö: Kitkongelmien vahvistin

Kitkasta aiheutuva lämmönmuodostus voidaan ymmärtää yksinkertaisella yhteydellä: Pheat = Ff × v. Alhaisella nopeudella lämmönmuodostus aikayksikköä kohden ei välttämättä ole suuri, mutta rajakitka ja tarttumis-liukumis-ilmiö ovat kuitenkin voimakkaita; korkealla nopeudella kitkakerroin saattaa laskea, mutta liukumisnopeus on suuri, ja lämmönmuodostuminen voi silti olla merkittävää. Lämmönmuodostus käynnistää ketjureaktion: väliaineen viskositeetti laskee (Parker-käsikirjassa huomautetaan myös, että korkeassa lämpötilassa ja alhaisessa viskositeetissa voitelukalvo saattaa ohentua entisestään ja kitka lisääntyä edelleen, koska voitelun katkeaminen tapahtuu helpommin), kumi pehmenee tai kovettuu (eri materiaalit — NBR, FKM, EPDM, HNBR — ikääntyvät eri tavoin eri väliaineissa ja lämpötiloissa), puristusmuodonmuutos kasvaa (tiivisteiden palautumiskyky heikkenee, mikä voi johtaa myöhempään vuotamiseen), kuluminen lisääntyy (pinnan väsymys, hiukkasten irtoaminen, naarmujen ja halkeamien muodostuminen tulevat selvemmin esiin), voiteluvoide ikääntyy (erityisesti ilmanpainejärjestelmissä tai vähän voiteluissa järjestelmissä) ja järjestelmän säätö huononee (kitka vaihtelee lämpötilan mukaan, mikä aiheuttaa vastauksen epävakautta servomoottoreissa ja tarkkuusaktuaatoreissa). Asiakkaalle lämmönmuodostus ei ole eristetty vika — se on kitkan, voitelun, materiaalin, nopeuden ja paineen välisen epätasapainon yhteinen seuraus.

7. Kulumiskestävyys: Dynaamisten O-rengas tiivistysten elinkaaren kriittinen tekijä

Vaihtosuuntaisissa dynaamisissa tiivistyksissä käytetyt O-renkaat kuluvat yleensä aiemmin kuin staattiset tiivistykset. Parkerin käsikirjassa huomautetaan, että kitka aiheuttaa kulumista; kulumista on vaikea ennustaa tarkasti, mutta se määrittää suoraan O-renkaan tiivistyksen elinkerran ja huollon taajuuden. Monissa käyttöolosuhteissa tiivistysosat eivät itse asiassa ole pitkäaikaisesti riippuvaisia nestemäisestä voitelusta, vaan ne toimivat pikemminkin sekoituskitkan alueella, joten kulumisvastus riippuu pääasiassa materiaalista, väliaineen voitelukyvystä ja vastapinnan karheudesta.

7.1 Yleisimmät kulumis-/vauriotilanteet

Hydrauli- ja pneumatiikkasylintereiden asiakkaille tärkein erottava tekijä: onko kyse tiivistemateriaalin riittämättömyydestä vai onko kulumiseen vaikuttanut järjestelmän pinnan laatu, voitelun tai ohjaustilan puutteellisuus? Monet myyntiin liittyvät ongelmat eivät johtu siitä, että O-renkaan materiaali olisi itse "huono" – vaan siitä, että dynaamisen tiivisteen toimintaolosuhteet ovat jo ylittäneet yleisen O-renkaan soveltuvuusalueen.

8. Pinnankarheus: Liian karkea ja liian sileä pinta voivat molemmat aiheuttaa ongelmia

Dynaamisen tiivisteen kosketuspinnan laatu ei voida arvioida pelkästään Ra-arvon perusteella. Pinnan huippu-laakso-muoto, kantava pinta-ala ja työstömenetelmä vaikuttavat kaikki. Parkerin käsikirjan mukaan dynaamisen tiivisteen kosketuspintojen yleensä vaaditaan tarkempi pinnanlaatu kuin staattisten tiivistepintojen, ja suositeltava kosketuspinnan karkeusarvo on Rt ≤ 2,5 μm ja Ra 0,25–0,5 μm, kun samalla otetaan huomioon kantava pinta-ala ja huippumuoto; hiottujen, vetotyöstettyjen ja muunlaisien kylmätyöstöpintojen ei pitäisi sisältää teräviä huippuja, ja laaksot voivat toimia mahdollisina voiteluainevarastoina, mikä auttaa parantamaan dynaamista tiivistystoimintaa.

8.1 Pinta liian karkea

Liian karkea pinta: leikkaa kumia; heikentää öljykalvon vakautta; lisää sekoituskitkan osuutta; lisää kulutusta abrasiivisesti; lyhentää tiivisteen käyttöikää.

8.2 Pinta liian sileä

Liian sileä pinta ei ole aina myöskään hyvä — erityisesti ilmanpaine- ja vähälubrikoituisissa olosuhteissa. Liiallinen kiillotus voi johtaa huonoon voitelukalvon säilytyskykyyn, mikä aiheuttaa sen, että kumi tarttuu helpommin metallipintaan, ja rikkoutumisen kitka sekä tarttumis-liukuminen lisääntyvät.

Siksi dynaamisten tiivistepintojen tulisi pyrkiä saavuttamaan: ei piikkejä, riittävä kantopinta-ala ja kyky säilyttää pieni määrä voitelukalvoa — ei sokeaa peilikirkastusta.

9. Eroja hydraulisissa sylintereissä, ilmanpainesylintereissä ja toimilaitteissa

9.1 Hydrauliset sylinterit

Hydraulisissa sylintereissä käytetään yleensä öljyä, mikä tarjoaa paremmat voiteluolosuhteet kuin ilmanpainejärjestelmät, mutta paine on korkea ja tiivisteen kosketuspaine suuri.

Tyypillisiä ongelmia: kitka kasvaa korkeassa paineessa; käynnistysvastus on suuri pysäytysten jälkeen; alhaisen nopeuden servosylinteri liukuu; öljyn kuljettamista tai vuotamista tukiputken päässä; lämmön muodostumista korkealla nopeudella toistuvassa liikkeessä; saastumishiukkasten aiheuttamaa vaurioitumista; liiallinen välys aiheuttaa puristumisen ja rei'itymisen. Hydraulisen O-renkaan täyttämien vaatimusten ei riitä pelkästään olla "öljykestävä" — ne kattavat myös kitkan, puristumisjäljen, puristumisen vastustuksen, kulumisvastuksen, alhaisen lämpötilan jälkikiristymisen ja yhteensopivuuden hydraulinen öljyn lisäaineiden kanssa.

9.2 Pneumaattiset sylinterit

Suurin ongelma pneumaattisille sylintereille on riittämätön voitelu — monet nykyaikaiset pneumaattiset järjestelmät pyrkivät öljytömiin tai vähäöljyisiin toimintatapoihin, joten O-rengas on usein rajallisessa/sekamaisessa kitkatilassa.

Tyypillisiä ongelmia: alhainen nopeus; käynnistyskitka; tiivistepinnan kuiva kitka; voiteluaineen asteittainen poistuminen; tarttuminen pitkän seisokin jälkeen; mikrosylinterin liikkeen epävakaus. Parkerin käsikirjassa huomautetaan, että pneumatiikkatiivistysten voiteluolosuhteet ovat vaativampia kuin hydraulitiivistysten; rasvavoitelu ei täydennä jatkuvasti voitelukalvoa, ja voitelukalvo poistuu tiivisteen reunasta liikkeen edetessä.

9.3 Toimilaitteet ja servojärjestelmät

Toimilaitteissa keskitytään erityisesti säätötarkkuuteen. Yleinen tiiviste voi täyttää vaatimuksen "ei vuotoa", mutta ei välttämättä vaatimuksia "alhainen kitka, alhainen hystereesi, alhainen kriipumisnopeus".

Tyypillisiä vaatimuksia: alhainen irrotusvoima; vakaa kitkavoima; pieni vaihteleva kitkavoima; pieni kitkavoiman muutos lämpötilan muuttuessa; ohjattava mikrosiirtymä; ei tarttumis-liukumis-ilmiötä. Tällaiset asiakkaat eivät yleensä voi luottaa pelkästään yleiseen O-renkaaseen päädynaamiseksi tiivisteeksi – vaaditaan alhaisen kitkan materiaalia, pinnoitettua O-renkaasta, X-renkaasta, PTFE-sekoitustiivistettä tai erityistä pistooli-/varren tiivistettä.

10. Suunnittelun ja valinnan vastatoimet

10.1 Vähennä puristusta, mutta älä uhraa tiivistystä

Liikkuvan tiivistimen O-renkaan puristusta tulisi yleensä soveltaa varovaisemmin kuin staattisten tiivistimien puristusta; liiallinen puristus lisää irrotusvoimaa ja kulumista.

Teknisen suunnittelun suositukset: älä kopioi staattisten tiivistimien puristussuhteita sokeasti; säädä uran syvyyttä ja leveyttä; vältä liian kapeaa uraa, joka ei jätä O-renkaalle tilaa muodonmuutokselle; korkeapaineisissa tilanteissa harkitse samanaikaisesti tukirenkaan käyttöä sen sijaan, että pelkästään nostat puristusta; järjestelmissä, joissa vaaditaan korkeaa kitkaa, on kitkatestaus tai näytteiden varmistus ensisijainen.

10.2 Valitse sopiva kovuus

Alhainen kovuus voi parantaa kitkaa ja antaa sileämmän taipumiskyvyn, mutta se heikentää puristuskestävyyttä; korkea kovuus parantaa puristuskestävyyttä, mutta saattaa lisätä kosketuspainetta ja irrotusvoimaa.

10.3 Materiaalin optimointi

10.4 Pinnan päällykset ja alhaisen kitkan käsittelyt

Rikkoutumisvoiman, kokoonpanovastuksen, tarttumis-liukumisilmiön ja automaattisen kokoonpanon tukkeutumisongelmien yhteydessä voidaan harkita O-renkaan pinnan päällystystä tai alhaisen kitkan pinnankäsittelyä. Trelleborgin Seal-Glide-materiaalin mukaan pinnankäsittely voi alentaa sekä kokoonpanon että käytön aikana esiintyvää kitkaa, vähentää tarttumis-liukumisilmiön esiintymistä ja parantaa voitelua ilman, että tiivistimen geometriaa muutetaan merkittävästi; sen materiaaliluettelo sisältää myös soveltuvuuden EPDM-, NBR-, HNBR-, FKM-, FFKM- ja VMQ-muovielastomeerien sekä muiden elastomeerien kanssa.

Teknisistä näkökulmista nämä menetelmät voidaan ryhmitellä seuraavasti: PTFE-päällyste; kuivapinnoitevoitelu; silikoni-/vahatyyppinen pinnankäsittely; grafiittipäällyste; ionisoiva tai nanomittakaavan pinnan muokkaus; alhaisen kitkan yhdistelmämuovi.

Huomio: päällyste ei ole yleispätevä ratkaisu. Korkean paineen ja kovien kulumisolosuhteiden alla on varmistettava päällysteen kestävyys, tarttuvuus, väliaineiden yhteensopivuus ja kokoonpanon aiheuttama muodonmuutos.

10.5 Älä vaadi O-renkaan käyttöä silloin, kun sitä ei tarvita

Standardi-O-rengas on yksinkertainen rakenteeltaan, edullinen ja hyvin yleiskäyttöinen, mutta se ei ole paras ratkaisu kaikkiin dynaamisiin tiivistystilanteisiin.

Harkitse vaihtoehtoista rakennetta, kun seuraavat tilanteet esiintyvät: pitkäaikainen hitaan nopeuden kriipuminen; korkea paikannustarkkuuden vaatimus; liiallinen lähtöpaine; suuri lämmöntuotto palauttavassa liikkeessä; usein tapahtuva kulumisilmiö; puristumisnäppäily korkeassa paineessa; suuri kitkavaihtelu; asiakkaalta vaaditaan samanaikaisesti alhaisia vuotomääriä ja alhaista kitkaa.

11. Vian diagnosoitntaulukko

12. Yhteenveto

Dynaamisten O-renkaiden kitkaongelma on perimmiltään viiden tekijän yhdysvaikutus: materiaali + puristus + pinta + voitelukalvo + käyttöolosuhteet. Usein huomioimattomiksi jäävät tekijät ovat voitelukalvo ja lähtökitka. Monien asiakkaiden havaitsema ilmiö – "tukkeutuminen, nykähtely, lämmön muodostuminen, kulumisilmiöt" – johtuu usein seuraavista syistä: liiallinen puristus; uran suunnittelu, joka perustuu staattisen tiivisteen ajatteluun; sopimaton pinnankarheus; riittämätön voitelu alhaisella nopeudella; liian suuri ero lepokitkan ja liikekitkan välillä; riittämätön järjestelmän jäykkyys; sekä standardin O-renkaan käyttö sovelluksessa, johon vaaditaan itse asiassa matalan kitkan dynaaminen tiiviste.