
Dinamikus O-gyűrű a tömítések egyensúlyt teremtenek a tömítő erő, a súrlódás, a kenőfolyadék-film, a szivárgás és az élettartam között. A statikus tömítések főként arra figyelnek, hogy a tömítés hosszú távon fenntartja-e az érintkezési feszültséget a összenyomás után; a dinamikus tömítéseknek emellett kezelniük kell a relatív mozgást is, ezért itt szerepet játszanak a kiindulási erő, a működés közbeni súrlódás, a ragadás-csúszás/lassú elmozdulás, a hőfejlődés, a kopás és a kenőfolyadék-film megszűnése.
Az O-gyűrűt elegendően össze kell nyomni ahhoz, hogy tömítsen, de minél erősebb az összenyomás, annál nagyobb a súrlódás és a kopás.
A Parker! Az O-Ring Handbook a dinamikus tömítések súrlódását befolyásoló elsődleges tényezőket három kategóriába sorolja: a tömítőelemekre vonatkozó tényezők (geometriai alak, gyártási tűrések, előnyomás, anyag keménysége, száraz/nedves súrlódási együttható, duzzadás és alacsony hőmérsékleten való viselkedés); a közegre vonatkozó tényezők (kenőfolyadék-film képződése, viszkozitás és annak hőmérsékletfüggése); valamint az üzemeltetési feltételekre vonatkozó tényezők (munkanyomás, súrlódási sebesség, a párosított fémes felület érdessége, megmunkálási tűrések, a dugattyú-tengely sugárirányú terhelése és bevezetési feltételek).
A dinamikus O-gyűrű súrlódása egyszerűsíthető az alábbi módon: Ff ≈ μ × N, ahol N ≈ N(a tömítés előterhelése) + N(a közeg nyomása) + N(az illesztés torzulása/bevezetése). Más szóval a súrlódás nem csupán az anyagtól függ — hanem a súrlódási együttható (μ) és a kontakt erő (N) együttesen határozzák meg.
Amikor az O-gyűrűt a hornyba helyezik, sugárirányban vagy tengelyirányban összenyomják, aminek eredményeként kezdeti tömítési érintésnyomás keletkezik. Ez a nyomás előnyös statikus tömítésnél, de dinamikus tömítésnél súrlódási forrássá válik. Minél nagyobb az összenyomás mértéke, annál nagyobb az érintkezési felület és annál magasabb a tömítési vonalnyomás – a beindulási és üzemelés közbeni súrlódás általában mindkettő növekszik. Parker alacsony súrlódású paramétertáblázata szintén egyértelműen felsorolja a súrlódás csökkentésének irányelveit: „csökkentse az O-gyűrű összenyomását, csökkentse a keresztmetszetét, csökkentse a keménységét, csökkentse a nyomást, használjon kenőanyagot, csökkentse a futófelület érdességét”. Azonban itt mérnöki kompromisszumra van szükség: túl kevés összenyomás esetén fennáll a szivárgás veszélye; túl nagy összenyomás esetén a kiindulási erő, a hőfejlődés és a kopás növekszik.
Hidraulikus hengerekben, neumátikus hengerekben és működtető elemekben az O-gyűrűt nem csupán összenyomva szerelik be – a rendszer nyomása tovább nyomja az O-gyűrűt a tömítőfelület felé, növelve ezzel a kontakt nyomást. A O-gyűrűk , általában a nyomás növekedésével nő a súrlódás; a Parker kézikönyv is megjegyzi, hogy az O-gyűrű súrlódása növekszik a működési nyomással. Ezért egy gyakori probléma a nagynyomású hidraulikus hengerekben: minél magasabb a nyomás, annál megbízhatóbb a tömítés, de a súrlódás, a hőfejlődés és a kopás is egyre jelentősebbé válik.
A gummi nem merev anyag, hanem viszkoeleasztikus anyag. Csúszás közben felületi tapadást, helyi rugalmas deformációt, hiszterézis-veszteséget és mikro-csúsztatási/sűrítési-visszapattanási késleltetést tapasztal. Ez azt jelenti, hogy az O-gyűrű súrlódása nem csupán a felületi „kaparásból” származik – hanem a gumitestben keletkező energiaveszteségből is ered a deformáció-visszaállás ciklus során. A keménység, a töltőanyag-rendszer, a felületkezelés, az anyag polaritása és a közegkompatibilitás mind hatással vannak a súrlódási viselkedésre.
A kilépési erő, amelyet kilépési súrlódásnak vagy statikus súrlódásnak is neveznek, az a probléma, amelyet a dinamikus tömítéseket használó ügyfelek legkönnyebben észrevesznek, és általában a következő módon jelentkezik: hidraulikus henger nyomásának hirtelen csúcsa a indítás pillanatában; nehezen mozgó, „megragadt” érzetű pneumatikus henger az első mozgásnál; az aktuátor pozícionálása egyenetlenül kezdődik; a leállási időszak utáni első mozgás különösen nehéz; szervorendszerek rezgést vagy túllendülést mutatnak a pozícionálás során. A Parker kézikönyv megkülönbözteti a „mozgás megkezdéséhez leküzdendő statikus súrlódást” a „mozgás közben fellépő dinamikus súrlódástól”, és kiemeli, hogy a statikus súrlódás különösen fontos a visszatérő vagy henger típusú alkalmazásokban.
Amikor az O-gyűrű egy ideig álló helyzetben van, a kontaktfelületek közötti kenőfilm fokozatosan kiszorul a megelőző összenyomódás hatására, és a gumiból és a fémből álló felületek közelebb kerülnek egymáshoz, így súrlódási vagy határsúrlódási állapot alakul ki. Minél hosszabb az állási idő, annál vékonyabb a kenőolajréteg, annál erősebb az tapadás, és annál nagyobb a kezdősúrlódási erő. A Parker kézikönyv kiemeli, hogy az elasztomerek statikus kezdősúrlódása általában jelentősen magasabb, mint a dinamikus súrlódásuk; minél hosszabb az állási idő, annál könnyebben szorul ki az olaj a tömítési kontaktfelületről, és a kezdősúrlódás elérheti a határsúrlódási szintet – sőt akár többszörösére is növekedhet a működési súrlódásnak.
Befolyásoló tényező |
Hatása a kezdősúrlódási erőre |
Túlzott tömörítés |
Magasabb kontakt nyomás, magasabb kezdősúrlódás |
A hornyot túlságosan keskenyre méretezték |
Az O-gyűrű nem tud megfelelően deformálódni, rendellenes kontakt nyomás alakul ki |
Anyag keménységének eltérése |
Magas kontakt nyomás, gyenge alacsony sebességű rugalmasság |
Ragadós anyagfelület |
Ragaszkodik a fémes felülethez, állás után romlik a minősége |
Elégtelen kenés |
Határfriktió aránya magasabb |
Hosszú állásidő |
Az olajfilm kiszorul, a ragadás erősödik |
Magas hőmérséklet |
A közeg viszkozitása csökken, az olajfilm könnyen megszakad |
A felület túl érdes |
Vágja, kopasztja az O-gyűrűt |
A felület túl sima |
Különösen nehezíti a kenőfilmmel való ellátást a nehezen kenhető pneumatikus alkalmazásokban |
Henger/tengely illesztési hiba |
Helyi túlkompresszió, helyi súrlódás-növekedés |
Az üzemelési súrlódás az O-gyűrű által folyamatosan ismétlődő reciprok mozgás közben kialakuló ellenállás. Közvetlenül befolyásolja a henger hatásfokát, a működtető elem reakciósebességét, az alacsony sebességű stabilitást, a hőfejlődést, a tömítés élettartamát, az energiafogyasztást és a szabályozási pontosságot. Az üzemelési súrlódás csökkentésének nehézsége: a kisebb súrlódás gyakran növeli a szivárgás kockázatát; a szorosabb tömítés növeli a súrlódást és a kopást. A Parker kézikönyv is egyértelműen megjegyzi, hogy a kontakt erő csökkentése növeli a szivárgás kockázatát, ezért az alacsony súrlódás és a magas tömítőképesség gyakran kompromisszumot igényel.
Súrlódási állapot |
Jellemzők |
Kockázat |
Határsúrlódás |
Nagyon vékony olajfilm, kiterjedt gumifém mikro-kontakt |
Magas indítási súrlódás, kopás |
Kevert súrlódás |
Helyileg kialakult olajfilm, helyileg közvetlen kontakt |
Gyakori dinamikus tömítéseknél |
Folyadékos kenés |
Érintkező felületek folyamatosan olajfilmmel vannak elválasztva |
Alacsony súrlódás, de nagyobb szivárgási kockázat |
A Parker kézikönyv a Stribeck-görbét használja a tömítési súrlódás leírására: a statikus indítástól kezdve általában határsúrlódásban van, és a szivárgás jelentősen megnő, amikor a vegyes súrlódás tartományba lép; a tiszta folyadékos kenés viszonylag stabil súrlódást eredményez a tömítésnél, és a folyamatos kenés jelentősen csökkenti a szivárgási kockázatot. A kézikönyv tipikus leírása szerint a határsúrlódási tényező körülbelül 0,3, a vegyes súrlódásnál pedig körülbelül 0,06–0,08 értékre csökkenhet, bár a pontos érték függ a kenési aránytól és az üzemeltetési feltételektől.
Alacsony reciprocáló sebesség esetén nehéz kenőfóliát képezni, és a súrlódás a határsúrlódási vagy kevert súrlódási tartományban marad, ami növeli az indítási ellenállás, a csúszás (creep) és a kopás valószínűségét. A sebesség növekedésével a kenőfólia könnyebben alakul ki, és a súrlódási tényező csökkenhet; a Parker kézikönyv megjegyzi, hogy általában a dugattyú sebességének növelése kedvező a súrlódás csökkentéséhez, mivel a magasabb sebesség könnyebben létrehoz egy hatékony kenőfóliát – azonban a tényleges súrlódás továbbra is függ a tömítés szerkezetétől, anyagától, a nyomástól és a kenőfólia lekaparás mértékétől. A sebesség azonban nem minél magasabb, annál jobb. Nagy sebesség esetén, még ha a súrlódási tényező csökken is, a súrlódási teljesítmény továbbra is növekedhet: Pheat = Ff × v. Így a kis sebességű reciprocáló mozgásnál gyakori problémák a csúszás (creep) félelme, míg nagy sebesség esetén a hőfejlődés és a kopás okozza a félelmet.
A csúszás-megállás (angolul stick-slip), amelyet gyakran ragadás-csúszásnak, kúszásnak, remegésnek vagy alacsony sebességű instabilitásnak neveznek, nem egyszerűen „nagy súrlódás” – hanem egy dinamikus jelenség, amelyben a súrlódási erő instabil módon változik a sebességgel, miközben a rendszer rugalmassága is hozzájárul.
Tipikus megnyilvánulások: a neumás henger alacsony sebességnél rázkódik; a hidraulikus henger alacsony sebességnél megszakítva nyúlik; a meghajtó pozícionálása először megakad, majd hirtelen ugrál; a szervohenger mikropozícionálása instabil; alacsony sebesség és nagy terhelés mellett periodikus remegés lép fel; a mozgásirány megfordulásakor időnként észrevehető ütés jelentkezik.
A Parker kézikönyve három szükséges feltételt sorol fel a csúszás-megállás fellépéséhez: a tapadási súrlódási erő folyamatosan nagyobb, mint a csúszási súrlódási erő; a mozgási sebesség alacsonyabb, mint a súrlódási tényező minimumát adó sebesség; az energia átvitele rugalmas testen keresztül történik, amint azt gyakran láthatjuk a hidraulikus hengereknél, ahol a sűríthető olajoszlop működik.
Műszaki szempontból: először megakad, a rendszer nyomása vagy az elasztikus deformáció folyamatosan növekszik; amint a tapadási súrlódást legyőzzük, a súrlódás hirtelen csökken, és a mozgó alkatrész gyorsan előreugrik; ezután a sebesség csökken, és újra megakad. Ez a „megakad–ugrik–megakad–ugrik” ciklus.
Alacsony sebességnél a kenőfólia nem elegendően vastag, és a tömítési felület gyakrabban a határfékezési zónában található. Ebben a pillanatban a nyugalmi és a dinamikus súrlódás jelentősen eltér egymástól. A nehezített hatás különösen erősen érzékelhető a neumatos rendszerekben. A Parker kézikönyv megjegyzi, hogy a neumatos tömítések kenési körülményei kevésbé kedvezőek, mint a hidraulikus tömítéseké; ha zsírkenést alkalmaznak, akkor a kenőfólia nem pótlódik folyamatosan, mint az olajellátás esetében, hanem a reciprok mozgás során fokozatosan lekarcolódik. Alacsony sebességű neumatos hengereknél, ha a levegőellátás szabályozásával csökkentik a sebességet, a ragadás-csúszás kockázata még nagyobbá válik; éles tömítési élek és megfelelőtlen fémes felületi érdesség szintén tovább súlyosítja ezt a problémát.
Az alacsony sebesség önmagában nem probléma. A probléma az alacsony sebességnél elégtelen kenőfóliaképződés, a nyugvó súrlódás sokkal nagyobb, mint a mozgási súrlódás, a súrlódás–sebesség görbe kedvezőtlen lejtése, valamint a rendszer rugalmassága. Így amikor egy vevő azt állítja: „a neumátikus henger lassú sebességnél csúszik”, a válasz nem lehet egyszerűen „adjunk hozzá több zsírt”. Szükséges továbbá ellenőrizni: túl nagy-e az O-gyűrű összenyomása; kemény anyagból készült-e, vagy fényes felületű-e; túl érdes vagy túl sima-e a henger belső felülete; régóta hiányzik-e a kenőolaj; középen van-e a dugattyúrúd; a levegőellátás túlzott szabályozással éri el az alacsony sebességet; nagy-e a henger átmérője, de kicsi és egyenetlen a terhelés; illetve szükséges-e áttérni X-gyűrűre, Y-gyűrűre, U-kupakra vagy alacsony súrlódású kombinált tömítésre.
A dinamikus tömítések nem teljesen száraz súrlódáson alapulnak, és nem támaszkodnak egy nagyon vastag olajfilmmre sem. Az ideális állapot általában egy vékony, stabil és jól tapadó kenőfilm.
A Parker kézikönyv szerint az optimális állapot egy viszonylag vékony, elegendően tapadó kenőfilm; ha a kenőfilm lekaparódik, a tömítés továbbra is nagyon szoros lehet, de a kopás gyorsabban halad előre; ha a kenőfilm túl vastag, akkor esetleg kívánatlan szivárgást okozhat.
Amikor a kenőfilm túl vékony: a kilépési erő növekszik; a ragadás-csúszás kockázata megnő; a gumifelület kopása fokozódik; a helyi hőmérséklet-emelkedés növekszik; az O-gyűrű érintkezési felülete a tömítőperemnél megvilágosodik és repedéseket mutat; a henger sípoló vagy rángató mozgást mutathat. Gyakori okok: elégtelen kenőanyag-mennyiség, alacsony közegviszkozitás, magas hőmérséklet, alkalmatlan felületi érdesség, túlzott előfeszítés és hosszú állásidő.
Amikor a kenőfolyadék-film túl vastag: a súrlódás csökkenhet, de a rúd felületén a folyadék mennyisége növekszik; a folyadékfilm a reciprok mozgás során kiválik; külső szivárgás vagy olajköd növekszik; a neumátikus rendszer szennyezheti a környezetet; a hidraulikus henger rúdszivárgást fejleszthet ki. Ezért az „minél több kenés, annál jobb” elv nem érvényes – a dinamikus tömítéseknek egy szabályozható olajfilmet, nem korlátlan olajellátást kell biztosítani.

A súrlódási hőfejlődés egyszerű összefüggéssel érthető meg: Pheat = Ff × v. Alacsony sebességnél az időegységre jutó hőfejlődés nem feltétlenül nagy, de a határréteg-súrlódás és a ragadás-csúszás jelensége erősen észlelhető; magas sebességnél a súrlódási tényező csökkenhet, de a csúszási sebesség nagy, így a hőfejlődési sebesség továbbra is jelentős lehet. A hőfejlődés láncreakciót indít el: a közeg viszkozitása csökken (a Parker kézikönyv szintén megjegyzi, hogy magas hőmérsékleten és alacsony viszkozitáson a kenőfolyadék-film tovább vékonyodhat, és a kenés megszakadása miatt a súrlódás tovább növekedhet), a gumikeményítő anyagok megpuhulnak vagy megkeményednek (különböző anyagok – NBR, FKM, EPDM, HNBR – különböző öregedési mechanizmusokat mutatnak különböző közegben és hőmérsékleten), a nyomásállóság romlik (a tömítés visszaállási képessége csökken, későbbi szivárgás lehetséges), a kopás fokozódik (felületi fáradás, részecskék leválása, karcolás, repedések egyre jobban észlelhetők), a kenőzsír öregedik (különösen nehezen kenett vagy pneumatos rendszerekben), és a rendszer szabályozása romlik (a súrlódás hőmérsékletfüggően változik, ami szervó- és precíziós működtetők reakciójának eltolódását okozza). A vásárlók számára a hőfejlődés nem izolált hiba – hanem a súrlódás, kenés, anyag, sebesség és nyomás közötti egyensúlyhiány közös eredménye.
Az O-gyűrűk, amelyeket reciprokáló dinamikus tömítésekhez használnak, általában korábban kopnak el, mint a statikus tömítések. A Parker kézikönyv szerint a súrlódás okozza a kopást; a kopás pontos előrejelzése nehéz, de közvetlenül meghatározza az O-gyűrű tömítés élettartamát és karbantartási gyakoriságát. Sok üzemeltetési körülmény között a tömítőelemek valójában nem hosszú távon függenek a folyadékos kenéstől, hanem inkább a vegyes súrlódási zónában működnek, ezért a kopásállóság nagymértékben függ az anyagtól, a közeg kenőképességétől és a párosított felület érdességétől.
Kopási/hibás működés típusa |
Megjelenés |
Gyakori ok |
Egyenletes kopás |
A kontaktfelület lapos és fényes lesz |
Normális dinamikus kopás, túlzott összenyomás |
Karcolási kopás |
Irányított karcolásokkal ellátott felület |
Durva rúd/cső felület, részecskeszennyeződés, olajhiány |
Tapadási kopás |
Ragadós felület, helyi szakadás |
Magas hőmérséklet, összeegyeztethetetlen anyag és média, nagy súrlódás |
Fáradási kopás |
Felszíni repedés, részecskék kiürülése |
Magas sebességű, pulzáló nyomás, anyagfáradás |
Extrúzióval történő csípés |
A széle elhasználódott, elcsúszott |
Túlzott tisztaság, nagy nyomás, nem megfelelő keménység |
Szipáros görbítés |
O-ring, eltorzított, lokális görbülés |
Rossz részerkesztés, rossz kenés, instabil irány |
Hőfokú kopás |
Megkeményedés, repedések, ridegség |
Hosszú távú magas hőmérséklet, súrlódási hő, közeghatás |
Hidraulikus és neumátikus hengerek ügyfelei számára a legfontosabb megkülönböztetés: a tömítőanyag hiányossága-e a probléma, vagy a rendszer felülete, kenése vagy vezetése okozza a kopást? Sok garanciális probléma nem azért merül fel, mert az O-gyűrű anyaga „rossz” lenne – hanem azért, mert a dinamikus tömítés működési körülményei már túllépték egy általános O-gyűrű alkalmazási határait.
A dinamikus tömítés illesztőfelületének minőségét nem lehet kizárólag az Ra érték alapján megítélni. A felület csúcs-völgy alakja, a terhelhető felület és a megmunkálási módszer egyaránt számítanak. A Parker kézikönyv megjegyzi, hogy a dinamikus tömítés illesztőfelületei általában finomabb felületminőséget igényelnek, mint a statikus tömítés felületei, és ajánlja az illesztőfelületre vonatkozóan az Rt ≤ 2,5 μm, Ra 0,25–0,5 μm értékeket, miközben figyelembe kell venni a terhelhető felületet és a csúcsok alakját is; a csiszolással, húzással és hasonló hidegmegmunkálási eljárásokkal készült felületeken nem szabad éles csúcsoknak lenniük, és a völgyek potenciális kenőanyag-tárolóként szolgálhatnak, ami javíthatja a dinamikus tömítés viselkedését.
Egy túl érdes felület: sértheti a gumit; instabilává teszi az olajfilmet; növeli a kevert súrlódás arányát; növeli az elszivattyázó kopást; lerövidíti a tömítés élettartamát.
Egy túl sima felület sem mindig jó — különösen nehezen kenhető és nehezen kenhető körülmények között. A túlzott polírozás csökkentheti a kenőfolyadék-film megtartásának képességét, a gumit könnyebben tapadóvá teheti a fémes felülethez, és növelheti a kioldási súrlódást és a ragadás-csúszás jelenséget.
A dinamikus tömítési felületeknek tehát az a célja, hogy ne legyenek csúcsok, elegendő terhelésviselő felületük legyen, valamint képesek legyenek egy mikromennyiségű kenőfolyadék-film megtartására — nem pedig vakon tükrös felületet kell elérniük.
A hidraulikus hengerek általában olajközeggel működnek, így jobb kenési körülményeket biztosítanak, mint a neumás rendszerek, de a nyomás magas, és a tömítés érintkezési nyomása nagy.
Tipikus problémák: a súrlódás növekszik magas nyomáson; a kilépési ellenállás magas leállítás után; az alacsony sebességű szervohenger csúszik; olajszállítás vagy szivárgás a rúdvégén; hőfejlesztés nagy sebességű ingadozó mozgás közben; károsodás szennyező részecskéktől; túlzott hézag okozza az extrúziós megemésedést. A hidraulikus O-gyűrűknek kellőképpen nemcsak „olajállónak” kell lenniük – más követelmények is vannak, például a súrlódási ellenállás, a kompressziós deformáció, az extrúzióállóság, a kopásállóság, a hideg-állóság és a hidraulikus olajhoz adott adalékanyagokkal való kompatibilitás.
A neumás hengerek legnagyobb problémája a megfelelő kenés hiánya – sok modern neumás rendszer olajmentes vagy minimális olajfelhasználásra törekszik, ezért az O-gyűrű hosszú ideig határfeltételű/vegyes súrlódási állapotban marad.
Tipikus problémák: alacsony sebességű csúszás; indítási tapadás; tömítőfelület száraz súrlódása; zsír fokozatosan lekaparódása; hosszú állás utáni ragadás; mikrocilinder mozgásinstabilitása. A Parker kézikönyv megjegyzi, hogy a neumátikus tömítések kenési körülményei igényesebbek, mint a hidraulikus tömítéseké; a zsírkenés nem biztosítja a folyamatos újratöltést, és a kenőréteg a tömítés pereménél lekaparódik a mozgás során.
A működtető elemek különös figyelmet fordítanak a vezérlés pontosságára. Egy általános tömítés kielégítheti a „nincs szivárgás” követelményt, de nem feltétlenül a „alacsony súrlódás, alacsony hiszterézis, alacsony csúszás” követelményeket.
Tipikus követelmények: alacsony kiindulási erő; stabil súrlódási erő; kis visszatérő súrlódási különbség; kis súrlódási eltolódás hőmérsékletváltozás hatására; szabályozható mikroelmozdulás; nincs ragadás-csúszás jelenség. Az ilyen ügyfelek általában nem támaszkodhatnak kizárólag egy általános O-gyűrűre, mint elsődleges dinamikus tömítésre – ehelyett alacsony súrlódású anyagból készült, bevonattal ellátott O-gyűrű, X-gyűrű, PTFE kompozit tömítés vagy speciális dugattyú/tömb tömítés szükséges.
A dinamikus tömítésű O-gyűrű tömítési nyomása általában konzervatívabb legyen, mint a statikus tömítéseké; túl magas nyomás növeli a kezdőerőt és a kopást.
Műszaki ajánlások: ne másolja vakon a statikus tömítések tömítési arányát; szabja meg a horpadás mélységét és szélességét; kerülje a túl keskeny horpadást, amely miatt az O-gyűrűnek nincs helye deformálódásra; nagynyomású környezetben inkább egy támasztógyűrűt érdemes alkalmazni egyszerre, nem pedig pusztán növelni a tömítési nyomást; nagy súrlódási igényű rendszerek esetén elsősorban a súrlódási teszteket vagy a minták ellenőrzését kell prioritásba emelni.
Alacsony keménység jobb súrlódást és simább illeszkedést eredményezhet, de gyengébb extrúziós ellenállással jár; magas keménység erősebb extrúziós ellenállást biztosít, de növelheti a kontakt nyomást és a kezdőerőt.
Működési feltétel |
Keménység iránya |
Alacsony nyomás, alacsony súrlódás, precíziós mozgás |
Alacsonyabb keménység fontolóra vehető |
Magas nyomás, nagy hézag, magas kifolyásgátlási igény |
Nagyobb keménység szükséges, vagy alátámasztó gyűrű |
Nyilvánvaló alacsony sebességű csúszás |
Nem szabad vakon növelni a keménységet |
Nyilvánvaló nagy sebességű kopás |
A kopásállóságot és a hűtést/kenést együttesen kell vizsgálni |
Sűrített levegős, kevés olajjal |
Alacsony súrlódású felületre és kenőanyag-megtartási képességre kell figyelni |
Anyag |
Dinamikus tömítés hangsúlyozása |
NBR |
Általános a hidraulikus olajban, alacsony költségű, de korlátozott magas hőmérsékletű és ózonképességű |
HNBR |
Jobb hő-, olaj- és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint az NBR, alkalmas a keményebb hidraulikákra |
FKM |
Magas hőmérséklet, jó kémiai ellenállás, de alacsony hőmérsékletű rugalmasság és súrlódás értékelése szükséges |
EPDM |
Víz, gőz, néhány fékfolyadék, nem alkalmas ásványi olajhoz |
PU |
Felhasználódásálló, extrudálódásálló, gyakori a hidraulikus tömítésekben, de általában nem helyettesíti közvetlenül a szabványos O-gyűrűket |
PTFE összetett tömítés |
Alacsony súrlódású, jó kúszási ellenállású, de általában rugalmas anyagból készült energizálóra van szüksége |
A kilépési erő, a szerelési ellenállás, a ragadás-csúszás és az automatikus szerelési akadályozódás problémái esetén érdemes megfontolni az O-gyűrű felületi bevonatát vagy az alacsony súrlódású felületi kezelést. A Trelleborg Seal-Glide anyagának dokumentációja szerint a felületi kezelés csökkentheti a szerelési és üzemelési súrlódást, csökkentheti a ragadás-csúszás hajlamát, és javíthatja a kenőképességet anélkül, hogy jelentősen megváltoztatná a tömítés geometriáját; az anyag alkalmazható EPDM-, NBR-, HNBR-, FKM-, FFKM-, VMQ- és egyéb gumibázisú anyagokra.
Műszaki szempontból ezeket az eljárásokat a következő csoportokba sorolhatjuk: PTFE-bevonat; szárazfilm-kenőanyag-bevonat; szilikon/viros felületi kezelés; grafitosítás; ionizációs vagy nanoméretű felületi módosítás; alacsony súrlódású összetételű keverék.
Megjegyzés: a bevonat nem univerzális megoldás. A magas nyomás és magas kopás esetén ellenőrizni kell a bevonat tartósságát, a tapadást, a média kompatibilitást és a szerkezet deformációját.
Egy szabványos O-gyűrű egyszerű szerkezetű, alacsony költségű és jó univerzális alkalmazhatóságú, de nem a legjobb megoldás minden dinamikus tömítési helyzetben.
Fontolja meg az alternatív szerkezet alkalmazását, ha a következő esetek fordulnak elő: hosszú távú alacsony sebességű lassú alakváltozás; magas pontossági igény a pozícionáláshoz; túlzottan magas indító nyomás; nagy hőfejlesztés visszatérő mozgásnál; gyakori kopás; extrúziós rágás magas nyomás alatt; nagy súrlódási ingadozás; az ügyfél egyidejűleg alacsony szivárgást és alacsony súrlódást igényel.
Alternatív megoldás |
Alkalmazási irány |
X-gyűrű/Quad-gyűrű |
Stabilabb, mint az O-gyűrű, jobb csavarodásgátló képesség |
U-gyűrű/Y-gyűrű |
Gyakran használják visszatérő rúd/hengerfej tömítéseknél, jobban szabályozható tömítő perem |
Glyd Kör Gomba |
PTFE csúszógyűrű + O-gyűrűs energizáló, alacsony súrlódás, ragadás-mentes működés |
Lépcsős zár |
Gyakran használják hidraulikus rúdtömítésekben, alacsony súrlódás, alacsony szivárgás |
Dedikált pneumatikus tömítés |
Alacsony súrlódású ajaktervezés, alacsony olajtartalmú/olajmentes pneumatikus rendszerekhez alkalmas |
PTFE rugóerővel meghajtott tömítés |
Magas hőmérsékletre, kémiai hatásokra és alacsony súrlódásra optimalizált tömítés |
Ügyfél által észlelt tünet |
Lehetséges ok |
Ellenőrzési pont |
Javítási irány |
Magas indítási nyomás |
Magas statikus súrlódás, olajfilm összeomlása, túlzott összenyomás |
Felületi érdesség, összenyomás, anyag/felületkezelés |
Javítsa a kenést, csökkentse a kompressziót, módosítsa a felületi minőséget |
Alacsony sebességű csúszás |
Ragadás-csúszás, elégtelen rendszer- rugalmasság vagy kenés |
Sebesség, levegő/olajellátás, tömítési szerkezet |
Térjen át különleges pneumatikus tömítésre, javítsa a kioldási tulajdonságokat, javítsa a tömítési szerkezetet |
Henger tapadása |
Kis mennyiségű olaj működtetése, kenőanyag eltávolítása |
Hengerkar/fal felületi alakja |
Védőréteg felvitel, futófelület érdességének javítása |
Nagy sebességű hőfejlődés |
Magas súrlódási teljesítmény, gyenge hőelvezetés |
Sebesség, utazási gyakoriság, hőmérséklet-emelkedés |
Csökkenteni a súrlódást, javítani az anyagokon, optimalizálni a hűtést/kenést |
Egyenetlen O-gyűrű kopás |
Túlzott összenyomás, hosszú távú kevert súrlódás |
Érintkezési felület, keménység, sebesség |
Csökkenteni az összenyomást, anyagcserét végezni |
Felületi karcolás |
Durva rúd/henger felület, szennyező részecskék |
Rúd/henger felület érdessége |
Csiszolás, köszörülés/lapozás, szűrés, tisztaság megőrzése a szerelés során |
Élmaradás |
Nagy nyomású extrúzió, nagy hézag |
Extrúziós hézag, keménység, támasztógyűrű |
Támasztógyűrű hozzáadása, keménység növelése, hézag csökkentése |
Leállás utáni ragadás |
Anyagragadás, olajréteg eltűnése |
Közegkompatibilitás, hőmérséklet, leállási idő |
Anyagcserére, bevonat alkalmazására, kenés javítására van szükség |
Fokozatosan növekvő szivárgás |
Elhasználódás, horpadáshiba, összenyomódási deformáció |
Horpadás mérete, összenyomódás |
A horpadás finomhangolása, anyag cseréje, ellenőrzés |
Szokatlan súrlódási ingadozás |
Torzított tömítés, egyenetlen kenőanyag-eloszlás |
Felszerelés iránya, felületi állapot |
Terhelés javítása, vezetés javítása, koaxialitás szabályozása |
A dinamikus O-gyűrűs tömítések súrlódási problémája lényegében öt tényező összekapcsolódása: anyag + összenyomás + felület + kenőfólia + üzemeltetési körülmények. A leginkább figyelmen kívül hagyott tényezők a kenőfólia és a megindulási súrlódás. Amikor sok ügyfél „ragadást, csúszkálást, hőfejlődést, kopást” észlel, gyakran ezek az igazi okok: túlzott összenyomás; a horpadás tervezése statikus tömítésre optimalizált gondolkodásmódot tükröz; nem megfelelő felületi érdesség; alacsony sebesség mellett elégtelen kenés; a nyugalmi és a mozgási súrlódás túlságosan nagy különbsége; a rendszer merevségének hiánya; valamint egy szabványos O-gyűrű használata olyan alkalmazásban, amely valójában alacsony súrlódású dinamikus tömítést igényel.