33-99. Mufu E utca, Gulou kerület, Nanjing, Kína [email protected] | [email protected]

LÉPJEN KAPCSOLATBA VELÜNK

Könyvtár

Kezdőlap /  Könyvtár

Súrlódás, kioldási erő és csúszás-csúszás dinamikus O-gyűrű tömítéseknél

Jul.23.2026

6e61e89a84aec6d2befe081c0284f16(0dfc82e63e).png

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).

1. Honnan ered a súrlódási erő?

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.

1.1 A tömítés előterheléséből származó súrlódás

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.

1.2 Súrlódás a közeg nyomásából

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.

1.3 A anyag viszkoeleasztikus tulajdonságából származó súrlódás

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.

2. Kioldóerő: Miért olyan nehéz az indulás?

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.

2.1 A kilépési súrlódás nagyobb, mint a futási súrlódás

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.

2.2 A magas kezdősúrlódási erő fő okai

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

3. Üzemelési súrlódás: nem minél alacsonyabb a jobb

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.

3.1 Határsúrlódás, kevert súrlódás és folyadékos kenés

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.

3.2 A sebesség hatása a súrlódásra

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.

4. Ragadás-csúszás és csúszás (creep) problémák

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.

4.1 A csúszás-megállás fellépésének három feltétele

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.

4.2 Miért fordul elő gyakrabban a csúszás alacsony sebességnél

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.

4.3 A csúszás jellege nem az, hogy „túl lassú”, hanem egy „instabil súrlódási görbe”

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.

5. Kenőfólia: A dinamikus tömítések kulcsfontosságú egyensúlyi pontja

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.

5.1 Túl vékony kenőfilm

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.

5.2 Túl vastag kenőfilm

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.

e73931b35ef4dc05a05958f11a5f4fb(946fce6310).png

6. Hő: A súrlódási problémák erősítője

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.

7. Kopás: A dinamikus O-gyűrű tömítések élettartamának szűk keresztmetszete

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.

7.1 Gyakori kopási/hibás működési formák

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.

8. Felületi érdesség: A túl durva és a túl sima felület is problémát jelenthet

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.

8.1 A felület túl érdes

Egy túl érdes felület: sértheti a gumit; instabilává teszi az olajfilmet; növeli a kevert súrlódás arányát; növeli az elszivattyázó kopást; lerövidíti a tömítés élettartamát.

8.2 A felület túl sima

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.

9. Különbségek hidraulikus hengerek, neumás hengerek és meghajtók között

9.1 Hidraulikus hengerek

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.

9.2 Neumás hengerek

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.

9.3 Működtető elemek és szervorendszerek

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.

10. A tervezés és a kiválasztás ellenintézkedései

10.1 Csökkentse a tömítési nyomást, de ne áldozza fel a tömítést

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.

10.2 Megfelelő keménység kiválasztása

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

10.3 Anyag optimalizálása

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

10.4 Felületi bevonatok és alacsony súrlódású kezelések

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.

10.5 Ne ragaszkodj az ó-gyűrűhöz, ha nem szükséges

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

11. Hibaazonosítási táblázat

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

12. Fő következtetés

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.