O-sigelit "voidaan" tehdä pyörivä tiivistys, mutta ei yleensä pitäisi olla ensimmäinen valinta jatkuvan pyörivän akselin tiivistämiseen

Tarkistetaan ensin yksi keskeinen asia: jos O-renkaat on asennettu päällyspeitteeseen, haaraukseen, koteloon, pistokseen ja vastaavaan asentoon, eikä tiivistyspintojen välillä ole suhteellista liikettä, se on silti staattinen tiivistys; tätä skenaariota käytetään täysin oikein O-renkaissa. Se, mikä todella vaatii varovaisuutta, on:

O-renkaiden sisädiametri, joka sitoutuu suoraan pyörivään akseleen, tai ulkomittarin, jonka suhteellinen liuku on pyörivän porauksen kanssa, joka käyttää O-renkaita pyörivän dynaamisen tiivistyksenä.

O-renkaan olennaisin tehtävä on tiivistäminen, jossa kontaktipaine syntyy "puristusmuodonmuutoksen" kautta; pyörivän akselin tiivistystiivistimen ydinajatus on "öljykalvon ylläpitäminen ohjatulla kontaktipaineella, kitkan aiheuttaman lämmön vähentäminen ja kulumisen sekä akselin epätasaisuuden kompensointi." Nämä kaksi suunnittelulogiikkaa eivät täysin vastaa toisiaan.

1. Suurin ongelma on kitkan aiheuttama lämpö

Kun O-rengas käytetään pyörivän akselin tiivistykseen, akseli kulkee O-renkaan sisähalkaisijan läpi, ja O-renkaan sisäpinta on pitkään kosketuksissa pyörivän akselin kanssa. Apple Rubberin O-renkaan suunnittelua koskevat ohjeet toteavat selvästi, että pyörivässä käyttötilanteessa O-renkaan sisähalkaisija altistuu jatkuvasti kitkan aiheuttamalle lämmönlle, koska kumielastomeerit itse ovat huonosti kestäviä lämmölle; jos lämmön muodostumisnopeus on suurempi kuin sen hajaantumisnopeus, O-rengas voi epäonnistua.

Tästä syystä asiakkaat, jotka kysyvät ainoastaan "kuinka nopeasti akseli pyörii", eivät saa riittävää tietoa – akselin halkaisijaa ja pyörimisnopeutta on tarkasteltava yhdessä.

Esimerkiksi kun 30 mm:n akseli pyörii 1000 rpm:n kulmanopeudella, pinnan nopeus on noin 1,57 m/s; kun 50 mm:n akseli pyörii 1500 rpm:n kulmanopeudella, pinnan nopeus on noin 3,93 m/s. Suurempi akselin halkaisija aiheuttaa suuremman kitkalahjon samalla pyörimisnopeudella.

Parker o-renkaan dynaamisen tiivisteen kulumiseen liittyvä selitys huomauttaa myös, että dynaamiset tiivistys-O-renkaat ovat herkkiä kulumiselle ja kitkalle, ja kitka riippuu kosketuspinnan paineesta sekä tiivistyskosketusalueen lämpötilan noususta.

2. O-renkaat eivät ole suunniteltu ohjaamaan öljykalvoa "pyörivän leuan" periaatteella

Runkotiivistimet, säteittäiset akselitiivistimet, PTFE-leuatiivistimet ja muut pyörivät tiivistysosat perustuvat ei pelkästään öljyn estämiseen, vaan jatkuvasti muodostavat ohjattavan kosketusalueen leuan geometrian, kosketusvoiman sekä jousen tai esijännitysrakenteen avulla.

Freudenbergin pyörivän tiivistimen teknologiatiedot selittävät: kun suun avautumiskulma on huolellisesti suunniteltu, aksiaalikulman ja jousitangon säteittäisen voiman jakautuminen muodostaa öljykalvon, joka aiheuttaa epäsymmetrisen kosketuspainejakauman, ja suun reunan jälkikäyttöön liittyvä mikrosiirtymä tuottaa takaisinvirtaus- tai "mikropumpaus"-vaikutuksen, joka on erinomaisen tärkeä tiivistystoiminnolle.

O-renkaat painautuvat yksinkertaisesti akselin päälle pyöreällä poikkileikkauksellaan. Niissä ei ole erityisesti suunniteltua öljyn kaltevuuskulmaa, ilman kaltevuuskulmaa, takaisinvirtausta tai joustavasti kuormitettua suun reunageometriaa. Tuloksena on: voitelukalvo on vaikeampi stabiloida, kitka on huonommin hallittavissa ja kosketuspaine vaihtelee helposti paineen, lämpötilan, epäpyöreyyden ja akselin hyppelyjen mukaan.

Tästä syystä öljysinistimet, huulisinistimet, V-renkaat ja mekaaniset päätytason sinistimet määritellään erillisinä pyörivien sinistysten ratkaisuina. Trelleborgin määritelmän mukaan pyörivän akselin sinistimet ovat komponentteja, joita käytetään nesteiden tiukentamiseen pyörivissä tai heilahtelevissa osissa sekä pölyn, veden ja muiden ulkoisten kontaminaanttien pääsyn estämiseen; tuotealueeseen kuuluvat muun muassa säteittäiset öljysinistimet, säteittäiset/akselin öljysinistimet, O-renkaalla aktivoitut PTFE-pyörivät sinistimet, V-renkaat ja mekaaniset päätytason sinistimet.

3. Riittämätön voitelu nopeuttaa kulumista merkittävästi

Pyörivä sinistys ei ole pelkkä "kumia kiinni metallissa". Kaikissa kosketuskitkakohtaisissa sovelluksissa tarvitaan voitelua ja lämmön poistoa.

Freudenbergin pyörivän akselin tiivistysmateriaalit korostavat selvästi: tiivistyksen elinikä ja luotettavuus riippuvat ratkaisevasti siitä, kuinka riittävästi tiivistystä voidaan voitelu. Mitä riittävämpi voitelu, sitä vähemmän kulumaa tapahtuu; sama materiaali osoittaa myös, että säteellistä voimaa ja voitelutilaa vaikututtavat parametrit vaikuttavat myös tiivistyksen kitkakulutukseen.

Kun O-renkaita käytetään pyörivien akselien tiivistyksessä, yleinen väärinkäsitys on, että "hieman rasvaa asennuksen yhteydessä riittää". Itse asiassa alustava rasvaus voi ratkaista vain käynnistysvaiheen, mutta ei takaa pitkäaikaista, vakaiden öljykalvon muodostumista. Erityisesti pitkäaikaisessa käytössä O-rengas pääsee helposti rajavoitelutilaan tai jopa kuivaksi kitkaksi.

4. Kiertyminen, pyörivä liike ja "spiraalinen vika" ovat tyypillisiä O-renkaan dynaamisen tiivisteen riskejä

O-renkaan poikkileikkaus on pyöreä, ja dynaamisissa tiivisteissä se on helposti altis epätasaiselle kitkavoimalle, mikä johtaa paikallisesti pyörivään liikkeeseen ja kiertymiseen. Parkerin analyysi O-renkaan spiraalisista vioista sisältää seuraavia syitä: osan epäpyöreys, eksentrisyys, karkea pinnanlaatu, puute voitelusta tai riittämätön voitelu, liian pehmeä materiaali, epäsopiva poikkileikkauksen suhde sisähalkaisijaan sekä virheellinen asennusvenytys jne.; estävät toimet sisältävät epäpyöreyyden ja eksentrisyyden vähentämistä, poikkileikkauksen vaihtelun pienentämistä, riittävän pinnanlaadun varmistamista, kovemman materiaalin käyttöä sekä sopivan poikkileikkauksen suhteen sisähalkaisijaan.

Tämä ongelma on erityisen merkittävä pyörivissä aksелеissa. Ideaalitilanne on se, että O-renkaus on kiinnitetty uraan ja suhteellinen liike tapahtuu ainoastaan O-renkaan sisämitan kohdalla. Todellisuudessa kuitenkin, jos uran suunnittelu, pinnan karkeus, puristusmäärä tai voitelu ovat epäasianmukaisia, O-renkaus saattaa "vetäytyä akselin mukana", kiertää ja osittain pyöriä urassa, mikä lopulta ilmenee seuraavasti:

Apple Rubber korostaa erityisesti pyörivän O-renkaan suunnittelussa, että pyörivissä tai heilahtelevissa sovelluksissa O-renkaan venyttäminen akselilla tulisi välttää; jos elastomeeri venyy ja lämpenee, se saattaa kutistua, mikä on Joulen ilmiö, mikä lisää kosketuslämpöä ja vaurioitumisriskiä.

5. Epäpyöreys, akselin poikittaisvaihtelu ja epäkeskisyys voivat johtaa O-renkaan kosketuspaineen säädön menetykseen

Pyöräilyakselien tiivistelmät on käsiteltävä akselin purkautumista, koaksiaalisuutta, akselin pintojen karkeutta, kovuutta, säteydynamiikan valmistusvirhettä. Luurankoöljyvalmisteilla on yleensä huuligeometrian ja keihäapua, joka pystyy kompensoimaan radialisen siirtymän tietyllä alueella ja säilyttämään tiivistyksen. Freudenbergin tietojen mukaan tiivistyksen sädevoima tulee asennuksen pudotusvoimasta ja kehyksestä; suunnittelun tarkoituksena on alentaa sädevoimaa kitkan ja kulumisen vähentämiseksi, mutta sen on myös oltava riittävä tiivistyksen varmistamiseksi.

O-rennoilla ei ole tätä keihärakennetta. Jos se on eksentrisesti, yhdellä puolella oleva puristus on liian suuri, mikä aiheuttaa lämmöntuotantoa ja kulutus lisääntyy; toisella puolella on riittämätön puristus, joka vuotaa helposti. Apple Rubberin pyörivien O-renkaiden suojaussuunnittelussa mainitaan myös, että suhteellinen liikenne tulee tapahtua vain O-renkaiden sisädiametrin ja pyörivän akselin välillä, ja tätä on vältettävä säätelemällä akselin konsentrisyyttä, akselin pinta-alaa ja su

6. Mitä? Milloin voi käyttää O-renkaita pyöriviin sinetteihin?

Se on mahdollista, mutta rajoitusehdot on oltava tiukat ja vahvistettava elävien testausten avulla. Suhteellisen sopivia skenaarioita ovat:

Apple Rubberin pyörivän O-renkaan suunnittelusuositusten luettelossa mainitaan toimenpiteitä vikaantumisriskin vähentämiseksi, kuten nestevirtauksen lisääminen lämmön hajaamiseksi, laadukkaan itsevoiteluvan materiaalin valinta, paineen rajoittaminen, äärimmäisen lämpötilan välttäminen ja voitelunesteen pitäminen mahdollisimman lähellä. Sen tiedoissa mainitaan 180 jalkaa sekunnissa (noin 0,91 m/s) ylärajana, joka vaatii erityisiä suunnittelutoimenpiteitä mekaanisessa suunnittelussa tämän tietyn käyttötilanteen estämiseksi; nämä arvot tulee ymmärtää ohjeiksi tiettyyn suunnitteluun, ei universaaleiksi rajoituksiksi kaikille materiaaleille ja kaikille rakenteellisille yhdistelmille.

7. Milloin O-renkaat eivät ole ensisijainen valinta?

Seuraavissa tilanteissa suositellaan suoraan siirtymistä kehärakenteisiin öljysinnoihin, V-renkaisiin, huulisinnoihin, PTFE-kierrosinnoihin tai mekaanisiin sinnoihin:

8. Kuinka valita erilaisia vaihtoehtoisia ratkaisuja?

Kehysöljysulje / säteittäinen akselisulje

Sopii useimpiin yleisiin pyöriville aksелеille: vaihteet, moottorit, pumput, pyöränavat, maatalouskoneet, rakennuskoneet. Sen etuna on kypsä rakenne, hallittava hinta ja standardoitu asennus, joka tarjoaa öljyn pidon, pölyn eston sekä suhteellisen vakauden lipun ja jousen avulla. Freudenbergin teknisessä kuvauksessa säteittäisistä akselisuljemuista todetaan, että luotettavan tiivistyksen saavuttaminen, erinomainen luotettavuus, väliaineiden yhteensopivuus, alhainen kitka ja helppo asennus ovat tärkeitä vaatimuksia säteittäisille akselisuljemuille.

V-rengas

Sopii pölyn estoon, mutta- ja vedenkestävyyteen, vesitiukkuuteen, aksiaaliseen päätytason tiivistykseen ja ulkoisen kontaminaation suojaamiseen. V-rengas pyörii yleensä akselin mukana, ja suu kontaktoidaan aksiaalisesti kiinteään päätytaseen; ei sovellu korkean paine-eron kestämiseen, mutta on erinomainen apusuojaus tai aputiivistys ulkopuoliselle kontaminaatiolle.

Suuhun perustuva tiiviste / PTFE-kiertotiiviste

Sopii korkean nopeuden, alhaisen kitkan, korkean lämpötilan, kemiallisten aineiden, vähäisen vuodon tai rajoitetun tilan vaativiin sovelluksiin. Erityisesti O-renkaalla energisoituvat PTFE-kierretiivisteet eivät ole itse asiassa suoraan "avoin O-rengas akselin vastaan", vaan O-rengas toimii joustavana esijännityksenä ja PTFE-suuhun muodostaa kitkan pyörivän akselin kanssa. Trelleborgin kiertotiivistesarja sisältää todellakin O-renkaalla energisoituja PTFE-kierretiivisteitä.

Mekaaninen lukitus

Sopii pumppujen, sekoittimien, puristimien ja muiden pyörivien laitteiden tiivistämiseen, kun vaaditaan korkeampaa tiukkuutta, painetta, kestävyyttä syövyttäville aineille tai pitkäaikaista käyttöä. Tiivistys tapahtuu pääasiallisesti pinnan välisten kitkaparien avulla, ei suoraan kumirenkaan vetämisellä pyörivän akselin ympärille. O-renkaita voidaan käyttää mekaanisten tiivistimien sisällä, mutta yleensä aputiukkuus- tai kompensoivina staattisina tiivistiminä, ei yleensä pääasiallisena pyörivänä kitkatiivistimenä.

9. Parametrit, jotka tulee kysyä asiakkailta kyselyvaiheessa tai teknisessä vahvistuksessa

Ennen kuin päätetään, voidaanko O-rengasta käyttää pyörivän tiivistimenä, on vähintään varmistettava seuraavat tiedot:

10. Yhteenveto keskeisistä näkökohdista

O-renkaat eivät ole periaatteessa kykenemättömiä pyörivän tiukkuuden varmistamiseen, mutta niitä ei sovelleta yleensä pyörivän akselin ensisijaiseksi tiukkuusratkaisuksi. Niiden pääasiallinen riski liittyy seuraaviin tekijöihin: kitkasta aiheutuva lämpö, riittämätön voitelu, kieroutuminen/pyörähtäminen, kulumis- ja naarmuuntumisvauriot, akselin hyppäily, joka aiheuttaa epätasaisen kosketuksen, puristusaiheutunut pysyvä muodonmuutos ja epävakaa elinikä.

Tekniikan kannalta turvallisempi periaate on:

Kiinteälle tiukkuudelle suositellaan ensisijaisesti O-renkaita; jatkuvasti pyöriville aksелеille suositellaan ensisijaisesti suuhun perustuvia tiukkuusratkaisuja, kehysöljysuojia, V-renkaita tai mekaanisia tiukkuusratkaisuja; pelkkiä O-renkaita käytetään vain alhaisen nopeuden, alhaisen paineen, riittävän voitelun ja riskien tarkistettavuuden edellyttämissä tilanteissa.