O-rings ניתן להשתמש ב־"קן" לאختום סיבוב, אך בדרך כלל לא כדאי לבחור בו כמגנה ראשונה לאختום ציר סיבובי רציף

נבהיר תחילה נקודה מרכזית: אם עיגול גומי הותקן בכיסוי קצה, בפלנשה, בגוף, בתיקון או במיקום דומה, ואין תנועה יחסית בין פנים המגנה, זהו עדיין מגנה סטטי; תרחיש זה משמש בצורה נכונה למדי לחוגי O. מה שדורש את עיקר הזהירות הוא:

קוטר הפנים של חוג ה־O הנוגע ישירות בציר הסיבובי, או הקוטר החיצוני שלו שמתחלף תנועה עם החור הסיבובי — כלומר, שימוש בחוג ה־O כמגנה דינמי סיבובי.

מהות חוג ה־O היא חלק מגנה היוצר לחץ מגע באמצעות "עיוות דחיסה"; מהות מגני ציר סיבובי היא "שמירה עלフィלם שמן תחת לחץ מגע מבוקר, הפחתת חום חיכוך ופיצוי לשחיקה ולסיבוב הציר." שני לוגיקות העיצוב הללו אינן מתאימות באופן מלא.

1. הבעיה הגדולה ביותר היא חום החיכוך

כאשר טבעת O מבצעת איטום של ציר מסתובב, הציר עובר דרך הקוטר הפנימי של הטבעת, והמשטח הפנימי של הטבעת נמצא במגע מתמשך עם הציר המסתובב. הוראות העיצוב של טבעות O של Apple Rubber מציינות בבירור כי תנאי פעולה מסתובבים מפעילים חום חיכוך מתמשך על הקוטר הפנימי של הטבעת, מאחר שאלסטומר הגומי עצמו בעל עמידות חמה נמוכה; אם קצב ייצור החום גבוה מקצב פיזורו, הטבעת עלולה להיכשל.

לכן, זה לא מספיק שהלקוחות ישאלו רק 'באיזו מהירות הציר מסתובב' — יש לבדוק גם את קוטר הציר וגם את מהירות הסיבוב.

לדוגמה, כאשר קוטר הציר הוא 30 מ"מ ומהירות הסיבוב היא 1000 סל"ד, מהירות המשטח היא כ-1.57 מטר לשנייה; כאשר קוטר הציר הוא 50 מ"מ ומהירות הסיבוב היא 1500 סל"ד, מהירות המשטח היא כ-3.93 מטר לשנייה. ככל שקוטר הציר גדול יותר, כך יהיה חום החיכוך גדול יותר באותה מהירות סיבוב.

PARKER הסברו של ' על נזילת חגורת O-דינמית גם מדגיש שחגורות ה-O הדינמיות מושפעות בקלות מבלאי וחיכוך, והחיכוך קשור ללחץ על משטח ההשקה ולעלייה בטמפרטורה באזור ההשקה החסימה.

לחגורות ה-O אין יכולת לשלוט בשכבה שמנית, בניגוד לעיצוב של שפה סיבובית.

חוגרים שמנתיים עם מבנה גלגלתי, חוגרים ציריים רדיאליים, חוגרים שמנתיים מ-PTFE ואجزاء חסימה סיבובית אחרים — ערכם המרכזי אינו רק ב„חסימת השמן”, אלא גם בהיווצרות מתמדת של אזור מגע ניתן לשליטה באמצעות גאומטריה של השפה, כוח מגע, מבנה קפיץ או מתח מקדים.

נתוני הטכנולוגיה לחוגרים סיבוביים של Freudenberg מסבירים: לאחר שזוית הפתיחה של השפה מעוצבת בקפידה, השכבה השמנית שנוצרת על ידי הזוית הצירית וחלוקת הכוח הרדיאלי של הקפיץ יוצרת התפלגות לא סימטרית של לחץ מגע, ובעזרת עקירה מיקרוסקופית של קצה השפה לאחר תקופת הפעלה, נוצרת תופעה של החזרת שמן או „펌פה מיקרוסקופית”, אשר קריטית מאוד לתפקידה של החסימה.

טבעות O מוחזקות פשוט על הציר באמצעות חתך מעגלי. אין להן זווית נטיה מיוחדת לשמן, או לאויר, או לזרימת שמן חוזרת, או גאומטריה של שפה אלסטית עוטפת. התוצאה היא: קושי בהיצמדותフィלמ השמנים, שליטה לקויה יותר בחיכוך, ולחץ המגע משתנה בקלות בהתאם ללחץ, לטמפרטורה, לעיוות הציר ולתנודות הציר.

ולכן גם אטמים לשמן, אטמים בעלי שפה, טבעות V ואטמים מכניים פנים-סופיים מוגדרים באופן עצמאי כפתרונות לאטימה סיבובית. ההגדרה של טרלבורג לאטמי ציר סיבוביים היא: רכיבים המשמשים לאטימת נוזלים בחלקים סיבוביים או מתנודדים, ובמקביל מניעים את חדירת האבק, המים והזבל החיצוניים; קו המוצרים כולל אטמי שמן רדיאליים, אטמי שמן רדיאליים/צירים, אטמים סיבוביים מ־PTFE עם פעילות טבעת O, טבעות V ואטמים מכניים פנים-סופיים.

3. שימון לקוי מגביר מהר את ההתבלה

חיתום סיבובי אינו עניין פשוט של "גומי שדבוק למתכת." כל עוד יש חיכוך במגע, יש צורך בשמנים ובהפחתת חום.

החומר לחיתום ציר סיבובי של פרוידנברג מדגיש בבירור: כמה טוב החיתום משומן הוא קריטי לתקופת חיים ולאמינות; ככל שהשימון טוב יותר, כך ההזחה קטנה יותר. אותו חומר גם מראה שפרמטרים המשפיעים על הכוח הרדיואלי ועל מצב השימון משפיעים גם על צריכת החיכוך בחיתום.

כשמשתמשים באור-רינג לחיתום צירים סיבוביים, קיים ת misconception נפוץ: "הרכבה עם מעט שמן היא מספיק." למעשה, השמן בהרכבה הראשונית מסייע רק בשלב ההפעלה הראשוני, ואינו מבטיח סרט שמן יציב לאורך זמן. במיוחד במהלך פעילות ממושכת, האור-רינג עלול להיכנס למצב שימון גבולי או אפילו לחיכוך יבש.

4. התעקלות, גלגול ו"כשל ספירלי" הם סיכונים טיפוסיים בטבעות אטימה דינמיות מסוג O-Ring

חתך החוגה המעגלית הוא עגול, ובאיטומים דינמיים מושפע בקלות מכוח חיכוך לא אחיד, מה שמוביל להתגלגלות ולסיבוב מקומי. ניתוח של פארקר לסיבתי הסיבוב של החוגה המעגלית כולל: חלק לא עגול, אקסצנטריות, גובה פני השטח הרע, חוסר שמן או חוסר שמן מספק, חומר רך מדי, יחס בין חתך החוגה לקוטר הפנימי אינו מתאים, ומתיחה לא נכונה בעת ההרכבה וכו'; צעדים למניעה כוללים הפחתת אי-עיגול ואקסצנטריות, הפחתת הבדלים בחתך החוגה, ודאגה לאיכות פני השטח הנדרשת, שימוש בחומר קשה יותר ויחס סביר בין חתך החוגה לקוטר הפנימי.

הבעיה הזו בולטת במיוחד על צירים מסתובבים. המצב האידיאלי הוא: החוגה המעגלית תקועה בתעלה, ותנועה יחסית מתרחשת רק בקוטר הפנימי של החוגה. אך במציאות, אם עיצוב התעלה, גובה פני השטח, כמות הדחיסה או השמנים אינם מתאימים, החוגה המעגלית עלולה "לגרור את עצמה לאורך הציר", ל twisted, ולהתגלגל חלקית בתוך התעלה, ולבסוף להראות כך:

Apple Rubber מדגישה במיוחד בעיצוב טבעות O לסיבוב: ביישומים של סיבוב או תנודה יש להימנע מהמתיחה של טבעת ה־O על הציר; האלסטומר הנמצא תחת מתיחה וחום עלול להתכווץ — כלומר אפקט ג'ול — מה שיגרום לעלייה בחום במגע ובסיכון לתקלה.

5. אי-עיגול, סטיית ציר ואי-סימטריה עלולים לגרום לאיבוד שליטה בלחץ המגע של טבעת ה־O

חוגות אטימה לסיבוב חייבות להתמודד עם סטיית הסיב, קואקסיאליות, רמת הקשיחות והסוער של שטח הסיב, וכן עם שגיאות ייצור דינמיות רדיאליות. חוגות אטימה מסגרתיות נפוצות כוללות גאומטריה של שפה ותומך קפיצוני, המאפשר תקינות בתוך טווח מסוים לסטיות רדיאליות ושימור האטימה. נתוני פרוידנברג מציינים כי הכוח הרדיאלי של החוגה נובע מהכוח המורד במצב ההתקנה ומהקפיץ; העיצוב נועד למזער את הכוח הרדיאלי כדי להפחית חיכוך ובלאי, אך הוא חייב להיות מספיק כדי להבטיח את האטימה.

טבעות O לא כוללות מבנה מוטען קפיץ מיוחד זה. אם הציר אסימטרי, הלחיצה באחד הצדדים תהיה גדולה מדי, מה שיגרום ליצירת חום ותגביר ההתאבדות; בצד השני הלחיצה תהיה קטנה מדי, מה שיעורר דליפה בקלות. העיצוב להגנה על טבעות O סיבוביות של Apple Rubber גם מציין שהתנועה היחסית חייבת להתרחש רק בין הקוטר הפנימי של טבעת ה-O לציר הסיבובי, ודבר זה חייב להיות מנוגד באמצעות בקרה על האיזון המרחבי של הציר, על גזרת המשטח של הציר ועל מצב משטח התעלה.

6. מתי ניתן להשתמש בטבעות O כחצמי איטום סיבובי?

זה אפשרי, אך תנאי השפה חייבים להיות קשיחים מאוד, ומומלץ לאשר זאת באמצעות בדיקות חיים ממשיות. תרחישים יחסית מתאימים כוללים:

רשימת המלצות של Apple Rubber לעיצוב טבעות O לסיבוב מציגה פעולות להקטנת סיכון לאי-תפקוד, כגון הגברת זרימת הנוזל כדי לפזר את החום, בחירת חומר שמשמר שימום איכותי, הגבלת הלחץ, הימנעות מטמפרטורות קיצוניות, וניסיון לשמור על נוזל השימום קרוב ככל האפשר. הנתונים שלה מציינים 180 רגל משטח לדקה כערך עליון הדורש אמצעי עיצוב מיוחדים בעיצוב המכניקלי כדי למנוע את הסיטואציה הספציפית הזו; הערך הזה מתאים ל-0.91 מטר לשנייה; יש להבין את הערכים האלה כהנחיות לעיצוב ספציפי, ולא כגבולות אוניברסליים לכל החומרים ולכל הצירופים המבניים.

7. מתי לא כדאי לבחור באורינגים?

המקרים הבאים ממליצים לעבור ישירות למסגרות אטם שמן, טבעות V, אטמי שפה, אטמי סיבוב פוליטטרופלואוראאת (PTFE) או אטמים מכניים:

8. אֵיךְ לִבְחוֹר בֵּין פִּתְרוֹנוֹת חֲלִיפִיִּים שׁוֹנִים?

חֲתִימַת שֶׁמֶן מְשֻׁלֶּבֶת / חֲתִימַת צִיר רַדִיאלית

מְתַאֲיֶמֶת לְרֹב הַצִּירִים הַסּוֹבְבִים הַנֶּפֶץ: מְקַלְקְלִים, מְחַשְּׁפוֹת, מְשַׁאֲבוֹת, מְרַכְּבוֹת גַּלְגַּלִים, מְשִׁיכוֹת חֲקִירוּת, מְשִׁיכוֹת הַנְדָּסִיּוֹת. הַהַטָּבָה שֶׁלָּהּ הִיא בְּמַבְנָהּ הַמְּבֻגָּר, בִּיְצִירַת הֶחְלֵק הַמְּסֻדָּר, בַּהֲכָנַת הַהִתְקָנָה הַמְּסֻדֶּרֶת, וּבְהַשְׁגָּחָה עַל שְׁמוֹן, עֲצִירַת אוֹפֶר וּבְחִיּוּת מְסֻדֶּרֶת יְתֵרָה עַל יְדֵי הַשְּׂפָתַיִם וְהַקּוֹילָר. הַתֵּאוּר הַטֶּכְנִי שֶׁל Freudenberg לַחֲתִימוֹת צִיר רַדִיאלית מַדְגִּישׁ שֶׁהַשְּׂגִיעוּת חֲתִימָה נֶאֱמֶנֶת, נֶאֱמָנוּת גְּדוֹלָה, תַּאֲמָתוּת הַתּוֹכֶן, חִכּוּךְ נָמוּךְ וְהִתְקָנָה קַלָּה הֵן דְּרִישׁוֹת מְהֻתָּרוֹת לַחֲתִימוֹת צִיר רַדִיאלית.

וִי-רִינג

מתאים למניעת אבק, עמידות מול בוץ ומים, עמידות במים, החסימה הצירית של הפנים הקצה, והגנה על ידי זיהום חיצוני. וִי-רִינגים מסתובבים בדרך כלל יחד עם הציר, והשפת החסימה נוגעת בצירית בפני הקצה הנייח; לא מתאים לחסימה תחת הפרשי לחץ גבוהים, אך מתאים מאוד להגנה חיצונית משנית או לחסימה משנית.

חָסִים שְׁפָתִיִּים / חָסִים סיבוביִּים מ־PTFE

מתאים לapplications מהירים, חיכוך נמוך, טמפרטורות גבוהות, מדיות כימיות, דליפת נמוכה או סביבות עם מגבלות מקום. במיוחד חוסמי סיבוב מ־PTFE המופעלים על ידי אָ-ring, אשר אינם בעצם 'אָ-ring голה נגד הציר', אלא האָ-ring מספק את הטעינה האלסטית, בעוד שהשפה המصنوعת מ־PTFE אחראית על יצירת החיכוך עם הציר הסיבובי. קו המוצרים של Trelleborg לחוסמי סיבוב כולל גם חוסמי סיבוב מ־PTFE המופעלים על ידי אָ-ring.

חותם מכני

מתאים למשאבות, מערבלים, מדחסים וציוד מסתובב אחר שדורש דרישות גבוהות יותר ביחס לדייק, לחץ, תחומים קורוזיביים או פעילות לטווח ארוך. הוא מספק איטום באמצעות זוגות חיכוך של פנים, ולא באמצעות טבעת גומי המתחילה ישירות על הציר המסתובב. ניתן להשתמש בטבעות O בתוך איטמים מכניים, אך בדרך כלל כאיטומים סטטיים משניים או כאיטומים מתקזזים, ולא בדרך כלל כאיטום חיכוך עיקרי לסיבוב.

9. פרמטרים שעליהם לשאול בעת פנייה או אישור טכני עם הלקוחות

לפני שמניחים אם טבעת O יכולה לשמש לאיטום סיבובי, יש לאמת לפחות את המידע הבא:

10. סיכום דעות עיקריות

טבעות O אינן בלתי מסוגלות לבצע חסימה סיבובית, אך אינן מתאימות להיות ברירת המחדל לחסימת ציר סיבובית. הסיכון העיקרי שלהן מתמקד ב: חום חיכוך, שיעור שמנון לא מספיק, התפתלות/התגלגול, שחיקה וקציצות, קפיצה של הציר שגורמת ליצירת מגע לא אחיד, עיוות קבוע עקב דחיסה ותוחלת חיים לא יציבה.

העיקרון הנכון יותר בהנדסה הוא:

לחסימה סטטית – טבעת O היא האופציה המועדפת; לצירים סיבוביים רציפים – מעדיפים חסימות בצורת שפה, חסימות שמן עם מסגרת, חסימות מסוג V או חסימות מכניות; טבעות O גלויות משמשות רק במצבים של מהירות נמוכה, לחץ נמוך, שמנון מספיק וסיכונים שניתנים לאישור.