33-99 Nr. Mufu E iela, Gulou rajons, Nankinas,Ķīna [email protected] | [email protected]

Sazinieties ar mums

Bibliotēka

Sākumlapa /  Bibliotēka

Berze, atvienošanas spēks un saķeres-slīdes parādības dinamiskos O-formas gredzena blīvējumos

Jul.23.2026

6e61e89a84aec6d2befe081c0284f16(0dfc82e63e).png

Dinamika O-rings sasprindzināšanas blīvējumi līdzsvaro blīvēšanas spēku, berzi, lubrikācijas plēvi, noplūdi un kalpošanas ilgumu. Statiskie blīvējumi galvenokārt koncentrējas uz to, vai kompresijas pēc ilglaicīgas lietošanas tiek saglabāts kontaktspriegums; dinamiskiem blīvējumiem jārisina arī relatīvais kustības process, tāpēc ietekmējoši faktori ir atveršanas spēks, darbības berze, pieķeršanās-slīdēšana/lēnā kustība, siltuma ražošana, nodilums un lubrikācijas plēves sabrukums.

O-formas blīvējumam jābūt pietiekami saspiestam, lai nodrošinātu blīvēšanu, taču jo ciešāk tas ir saspiests, jo lielāka ir berze un nodilums.

The Parker Grāmata „O-formas blīvējumu rokasgrāmata” primāros faktorus, kas ietekmē dinamisko blīvējumu berzi, iedala trīs kategorijās: blīvējuma daļas faktori (ģeometriskā forma, izgatavošanas precizitāte, priekšsaspiests, materiāla cietība, sausa/mitra berzes koeficients, izpletīšanās un zemtemperatūras uzvedība); vidēs faktori (lubrikācijas plēves veidošanās, viskozitāte un tās temperatūras atkarība); un ekspluatācijas apstākļu faktori (darba spiediens, berzes ātrums, savienoto metāla virsmu raupjums, apstrādes precizitāte, sviru-veltnīšu rādiālā slodze un ievadīšanas apstākļi).

1. No kur rodas berzes spēks?

Dinamiskā O-ringa berze var tikt vienkāršota kā: Ff ≈ μ × N, kur N ≈ N(kompresijas priekšslodze) + N(videi izraisītais spiediens) + N(novirze/ievadīšana). Citiem vārdiem sakot, berze tiek noteikta ne tikai pēc materiāla — tā ir kopīgi noteikta ar berzes koeficientu μ un kontaktspēku N.

1.1 Berze no kompresijas priekšslodzes

Pēc O-ringa uzstādīšanas rievtā, tas tiek saspiests radiāli vai aksiāli, radot sākotnējo blīvēšanas kontaktspiedienu. Šis spiediens ir noderīgs statiskai blīvēšanai, bet dinamiskās blīvēšanas gadījumā tas kļūst par berzes avotu. Jo lielāka ir saspiešana, jo lielāka ir kontaktvirsmas platība un jo augstāks ir blīvēšanas līnijas spiediens — starta un darbības laikā rodas augstāka berze. Parker Low-Friction parametru tabulā arī skaidri norādīts, ka berzi var samazināt, „samazinot O-ringa saspiešanu, samazinot šķērsgriezumu, samazinot cietību, samazinot spiedienu, izmantojot smērvielu un samazinot darba virsmas raupjumu”. Tomēr šeit pastāv inženieru kompromiss: pārāk maza saspiešana rada noplūdes risku, bet pārāk liela saspiešana rada lielāku iesākuma spēku, siltumu un nodilumu.

1.2 Berze no vides spiediena

Hidrauliskajos cilindros, pneimatiskajos cilindros un izpildmehānismos O gredzens netiek vienkārši uzstādīts saspiešanas stāvoklī — sistēmas spiediens papildus iedarbojas uz O gredzenu, virzot to pret blīvējuma virsmu un palielinot kontaktspiedienu. Par O-slēdziņi , berze parasti pieaug, kad palielinās spiediens; Parker rokasgrāmatā arī norādīts, ka O gredzena berze pieaug kopā ar darba spiedienu. Tāpēc bieži sastopamā problēma augstspiediena hidrauliskajos cilindros ir tāda: jo augstāks ir spiediens, jo uzticamāka ir blīvēšana, taču berze, siltums un nodilums arī kļūst izteiktāki.

1.3 Berze, ko izraisa materiāla viskoelastiskums

Gumija nav cieta materiāla, bet viskoelastisks materiāls. Slīdošās berzes laikā tajā notiek virsmas saķere, lokāla elastiska deformācija, histērēzes zudums un mikrošķēlšanās/saspiešanās–atjaunošanās kavēšanās. Tas nozīmē, ka O-formas gredzena berze rodas ne tikai no virsmas „skrāpēšanas”, bet arī no enerģijas zuduma gumijas ķermenī deformācijas–atjaunošanās cikla laikā. Cietība, piepildītāju sistēma, virsmas apstrāde, materiāla polaritāte un vides savietojamība visi ietekmē berzes uzvedību.

2. Atvienošanas spēks: Kāpēc sākotnējais palaišanas process ir tik grūts?

Izplešanās spēks, ko sauc arī par izplešanās berzi vai statisko berzi, ir problēma, ko dinamiskās blīves lietotāji visvieglāk pamanā, parasti tā izpaužas šādi: hidrauliskā cilindra spiediena straujš pieaugums starta brīdī; pneimatiskais cilindrs pirmajā kustībā jūtas skaidri iestrēgusi; aktuatora pozicionēšana sākas nevienmērīgi; pirmā kustība pēc apstāšanās perioda ir īpaši smaga; servosistēmas pozicionēšanā parādās drebēšana vai pārsteigšana.

2.1 Izplešanās berze ir augstāka nekā darbības berze

Pēc tam, kad O gredzens ir stāvējis noteiktu laiku, priekšsaspiešana pakāpeniski izspiež lubrikācijas plēvi starp saskares virsmām, un gumijas un metāla virsmas tuvojas berzes vai robežberzes stāvoklim. Jo ilgāks ir stāvēšanas laiks, jo plānāka ir eļļas kārtiņa un jo izteiktāka ir līme, kā rezultātā pieaug izkustības spēks. Parker rokasgrāmatā norādīts, ka elastomēra statiskais izkustības berzes koeficients parasti ir ievērojami augstāks nekā dinamiskais berzes koeficients; jo ilgāks ir stāvēšanas laiks, jo vieglāk eļļa tiek izspiesta no blīvējuma saskares virsmas, un izkustības berze var tuvoties robežberzes līmenim — pat sasniedzot vairākas reizes lielāku vērtību nekā darbības laikā.

2.2 Galvenās augstā izkustības spēka cēloņi

Ietekmējošais faktors

Ietekme uz izkustības spēku

Pārmērīgas kompresijas

Augstāka saskares spiediena dēļ augstāka izkustības berze

Rieva pārāk šaura

O gredzens nevar deformēties atbilstoši, nenormāls saskares spiediens

Materiāla cietības novirze

Augsts saskares spiediens, zema elastība zemās ātrumā

Līmīga materiāla virsma

Pielīp pie metāla virsmas, pēc stāvēšanas kļūst vēl sliktāk

Nepietiekama eļļošana

Robežberzes daļa ir augstāka

Ilgstošs stāvēšanas laiks

Eļļas plēve tiek izspiesta ārā, pielīpšana stiprinās

Augstas temperatūras

Vides viskozitāte samazinās, eļļas plēve viegli tiek pārrauta

Virsmas ir pārāk raupjas

Griež un nodilst O gredzenu

Virsmas ir pārāk gludas

Īpaši pneimatiskajās lietojumprogrammās nav piemērots lubrikācijas plēves noturēšanai

Stieņa/cilindra neatbilstība

Vietējā pārspiede, vietējā berzes palielināšanās

3. Darbības berze: ne vienmēr jo zemāka, jo labāk

Darbības berze ir pretestība, ko O-ringa rada nepārtrauktā reciprokā kustībā. Tā tieši ietekmē cilindra efektivitāti, izpildmehānisma reakcijas ātrumu, zemas ātruma stabilitāti, siltuma veidošanos, blīvējuma kalpošanas ilgumu, enerģijas patēriņu un vadības precizitāti. Darbības berzes grūtība: zemāka berze bieži nozīmē lielāku noplūdes risku; stingrāka blīvēšana paaugstina berzi un nodilumu. Parker rokasgrāmatā arī skaidri norādīts, ka kontaktspēkas samazināšana palielina noplūdes risku, tāpēc zema berze un augsta blīvēšanas spēja bieži prasa kompromisu.

3.1 Robežberze, jauktā berze un šķidruma lubrifikācija

Berzes stāvoklis

Raksturlielumi

Riskis

Robežberze

Ļoti plāns eļļas kārtiņa, plašs gumijas un metāla mikrokontakts

Augsta ieslēgšanās berze, nodilums

Jauktā berze

Vietēja eļļas kārtiņa, vietējs tiešais kontakts

Bieži izmanto dinamiskajās blīvēs

Šķidruma lubrikācija

Kontaktpoviršas nepārtraukti atdalītas ar eļļas kārtu

Zema berze, bet augstāka noplūdes iespējamība

Parker rokasgrāmatā berzes procesu blīvēm apraksta ar Stribecka līkni: no statiskā starta parasti ir robežberze, un noplūde ievērojami palielinās, kad pārejas uz jauktu berzi; tīra šķidruma lubrikācija nodrošina salīdzinoši stabila berzes koeficientu blīvē un nepārtraukta lubrikācija ievērojami samazina noplūdes risku. Rokasgrāmatā parasti norādīts, ka robežberzes koeficients ir aptuveni 0,3, bet jauktā berzē tas var samazināties līdz aptuveni 0,06–0,08, tomēr konkrētā vērtība ir atkarīga no lubrikācijas attiecības un ekspluatācijas apstākļiem.

3.2 Ātruma ietekme uz berzi

Zemās svārstošās kustības ātrumā grūti veidojas lubrikācijas plēve, un berze paliek robežvai jauktajā zonā, kas palielina starta pretestību, lēnu kustību (creep) un nodilumu iespējamību. Kad ātrums palielinās, lubrikācijas plēve vieglāk veidojas un berzes koeficients var samazināties; Parker rokasgrāmatā norādīts, ka paaugstināts pistona ātrums parasti ir labvēlīgs berzes samazināšanai, jo augstāks ātrums vieglāk veido efektīvu lubrikācijas plēvi — tomēr absolūtā berze joprojām ir atkarīga no blīvējuma konstrukcijas, materiāla, spiediena un eļļas plēves novākšanas pakāpes. Tomēr ātrums nav jo augstāks, jo labāk. Augstā ātrumā, pat ja berzes koeficients samazinās, berzes jauda joprojām var pieaugt: P_siltums = F_berze × v. Tāpēc tipiskas problēmas zemā ātrumā svārstošajos apstākļos ir bažas par lēnu kustību (creep), bet augstā ātrumā — bažas par siltuma rašanos un nodilumu.

4. Lēnas kustības (stick-slip) un lēnas kustības (creep) problēmas

Stikslips, parasti saukts arī par stikšanu un slīdēšanu, kriepšanu vai zemās ātruma nestabilitāti, nav vienkārši „liela berze“ — tas ir dinamisks berzes spēka mainīguma parādība atkarībā no ātruma, kas pārklājas ar sistēmas elastību.

Tipiskas izpausmes: pneimatiskais cilindrs dreb, darbojoties zemā ātrumā; hidrauliskais cilindrs izstiepjas nepārtraukti zemā ātrumā; izpildmehānisms pozicionējas, vispirms iestrēgst un pēc tam pēkšņi pārlēk; servocilindra mikropozicionēšana ir nestabila; zemā ātrumā un augstā slodzē rodas periodiska drebēšana; apgriešanas brīdī reizēm notiek acīmredzami triecieni.

4.1 Trīs nosacījumi stikslipa rašanās

Parker rokasgrāmatā norādīti trīs nepieciešamie stikslipa rašanās nosacījumi: statiskā berze nepārtraukti pārsniedz dinamisko berzi; darbības ātrums ir zemāks par ātrumu, kurā berzes koeficients sasniedz savu minimālo vērtību; jauda tiek pārnesta caur elastīgu ķermeni, kas bieži novērojams hidrauliskajos cilindros ar kompresējamu eļļas kolonnu.

Inženierzinātniskos terminos: vispirms tas iestrēgst, sistēmas spiediens vai elastīgā deformācija turpina uzkrāties; kad tiek pārvarēta statiskā berze, berze pēkšņi samazinās un kustīgā daļa ātri metas uz priekšu; tad ātrums samazinās un tā atkal ieej stacionārā (iestrēguma) stāvoklī. Tas ir „iestrēgums–metiens–iestrēgums–metiens” cikls.

4.2 Kāpēc rāpošana ir visticamāka zemā ātrumā

Zemā ātrumā lubrikācijas plēve nav pietiekami bieza, un blīvējuma virsma biežāk atrodas robežu berzes zonā. Šajā brīdī statiskā un dinamiskā berze atšķiras ievērojami. Tas ir īpaši izteikts pneimatiskajos sistēmās. Parker rokasgrāmatā norādīts, ka pneimatisko blīvējumu lubrikācijas apstākļi ir mazāk piemēroti nekā hidraulisko blīvējumu; ja tiek izmantota eļļas smērviela, lubrikācijas plēve nevar tikt nepārtraukti papildināta kā eļļas piegāde, bet, veicot svārstīgo kustību, tā pakāpeniski tiek noberzēta nost. Zema ātruma pneimatiskajiem cilindriem, ja ātrums tiek samazināts, regulējot gaisa piegādi, rāviena-slīdes risks ir pat vēl augstāks; asas blīvējuma malas un nepiemērota metāla virsmas raupjums arī pastiprina šo problēmu.

4.3 Krāpošanās būtība nav „pārāk lēna”, bet gan „nestabila berzes līkne"

Zema ātruma pati par sevi nav problēma. Problēma ir nepietiekama lubrifikācijas kārtiņas veidošanā zemā ātrumā, statiskā berze ir daudz lielāka nekā dinamiskā berze, berzes–ātruma līknes slīpums ir nelabvēlīgs, kā arī sistēmas elastība. Tāpēc, kad klients saka: "pneimatiskais cilindrs pārvietojas pašā zemākajā ātrumā", atbilde nevar būt vienkārši "pievienojiet vairāk smērvielas". Ir nepieciešams pārbaudīt arī šādus faktorus: vai O-ringa kompresija ir pārmērīga; vai materiāls ir pārāk ciets vai tam ir spīdīga virsma; vai cilindra caurules virsma ir pārāk raupja vai pārāk spīdīga; vai ilgu laiku nav bijis piemērots eļļas smēršanas režīms; vai pistona stienis nav centrēts; vai gaisa piegāde balstās uz stingru regulēšanu, lai sasniegtu zemu ātrumu; vai cilindra caurules diametrs ir liels, bet slodze maza un nenovienmērīga; vai ir jāpāriet uz X-ringa, Y-ringa, U-kalna vai zemas berzes kombinācijas blīvējumu.

5. Lubrifikācijas kārtiņa: Dinamiskajiem blīvējumiem būtiskā līdzsvara vieta

Dinamiskie blīvējumi nav ne pilnīgi sausa berzes, ne arī atkarīgi no ļoti biezas eļļas kārtas. Ideālais stāvoklis parasti ir plāna, stabila un labi pielipuša lubrikācijas kārta.

Parker rokasgrāmatā norādīts, ka optimālais stāvoklis ir salīdzinoši plāna lubrikācijas kārta ar pietiekamu pielipību; ja lubrikācijas kārta tiek noberzta, blīvēšana var joprojām būt ļoti cieša, taču nodilums pieaug ātrāk; ja lubrikācijas kārta ir pārāk bieza, tā var izraisīt nevēlamu noplūdi.

5.1 Lubrikācijas kārta pārāk plāna

Kad lubrikācijas kārta ir pārāk plāna: atvienošanas spēks palielinās; palielinās līkšanas un slīdes risks; gumijas virsmas nodilums intensificējas; vietējā temperatūra paaugstinās; O-formas gredzena kontaktvirsma blīvējuma lūpā kļūst spožāka un saplīst; cilindrs var sākt skrēcot vai drebēt. Biežāk novērojamās cēloņi ir nepietiekams smērvielu daudzums, zema vidējā viskozitāte, augsta temperatūra, nepiemērota virsmas raupjums, pārmērīga priekškompresija un ilgs stāvēšanas laiks.

5.2 Lubrikācijas kārta pārāk bieza

Ja lubrikācijas plēve ir pārāk bieza: berze var samazināties, bet stieņa virsmā palielinās eļļas daudzums; eļļas plēve tiek iznesta ārā, veicot svārstošo kustību; palielinās ārējā noplūde vai eļļas migla; pneimatiskā sistēma var piesārņot vidi; hidrauliskais cilindrs var sākt zaudēt eļļu caur stieni. Tāpēc apgalvojums „vairāk lubrikācijas vienmēr ir labāk” nav pareizs — dinamiskajām blīvēm nepieciešama kontrolējama eļļas plēve, nevis neierobežots eļļas piegādes daudzums.

e73931b35ef4dc05a05958f11a5f4fb(946fce6310).png

6. Siltums: Berzes problēmu pastiprinātājs

Berzes siltuma rašanās var tikt saprasta, izmantojot vienkāršu sakarību: Psiltums = Ff × v. Zemā ātrumā vienības laikā radītais siltums var nebūt liels, taču robežberze un saķeres-slīdes parādība ir izteikta; augstā ātrumā berzes koeficients var samazināties, taču slīdes ātrums ir augsts, un siltuma rašanās ātrums joprojām var būt liels. Siltuma rašanās izraisa ķēdes reakciju: vide kļūst mazāk viskoza (Parker rokasgrāmatā arī norādīts, ka augstas temperatūras un zemas viskozitātes apstākļos lubrikācijas plēve var papildus tievēt, un berze var vēl vairāk palielināties, jo lubrikācija tiek vēl vieglāk traucēta), gumija mīkstina vai ciest (dažādi materiāli — NBR, FKM, EPDM, HNBR — vecumā iet dažādi atkarībā no vides un temperatūras), kompresijas deformācija palielinās (blīves atgriezeniskās spējas samazinās, kas vēlāk var izraisīt noplūdes), nodilums palielinās (virsmas nogurums, daļiņu atdalīšanās, rievas un plaisas kļūst redzamākas), smērviela noveco (īpaši pneimatiskajos vai zemu smērvielu saturu sistēmās), un sistēmas vadība pasliktinās (berze mainās atkarībā no temperatūras, izraisot reakcijas nobīdi servopiedziņās un precīzās darbinieku sistēmās). Klientiem siltuma rašanās nav izolēta kļūda — tā ir berzes, smērvielas, materiāla, ātruma un spiediena nevienmērīguma kopējs rezultāts.

7. Nolietojums: Dinamisku O-formas blīvējumu dzīves ilguma sašaurinājums

O-formas blīvējumi, ko izmanto svārstošos dinamiskos blīvējumos, parasti nodilst ātrāk nekā statiskie blīvējumi. Parker rokasgrāmatā norādīts, ka berze izraisa nolietojumu; nolietojumu ir grūti precīzi prognozēt, taču tas tieši nosaka O-formas blīvējuma kalpošanas laiku un apkopju biežumu. Dažādos ekspluatācijas apstākļos blīvējošās detaļas patiesībā ilgstoši neatkarīgi no šķidrās lubrikācijas, bet gan darbojas jauktās berzes zonā, tāpēc nodurība lielā mērā ir atkarīga no materiāla, vidējās lubrikācijas spējas un pretējās virsmas raupjuma.

7.1 Visizplatītākās nolietojuma/sabojāšanās formas

Nolietojuma/sabojāšanās veids

Izskats

Biežākās cēloņi

Vienmērīgs nolietojums

Kontaktpovirsmā kļūst plakana un spīdīga

Normāls dinamiskais nolietojums, pārmērīga kompresija

Rievainošanās nolietojums

Virsmā redzamas virzieniskas svītras

Raupja stieņa/cilindra virsma, daļiņu piesārņojums, eļļas trūkums

Adhezīvs nolietojums

Virsmas līpīgums, lokalizēta plīsumu veidošanās

Augsta temperatūra, nesaderīgs materiāls un vidē, augsts berzes koeficients

Izdilšana no pārmērīgas slodzes

Virsmas plaisošana, daļiņu atdalīšanās

Augsta ātruma svārstošais kustības režīms, pulsējošs spiediens, materiāla izturības samazināšanās

Izspiešana un norīšana

Mala nodilusi, ar uzraušanos

Pārmērīgs spraugas lielums, augsts spiediens, nepietiekama cietība

Spirālveida sagriešanās

O-formas gredzens sagriezts, lokalizēta lokšņošanās

Nepietiekami laba rievas konstrukcija, nepietiekama lubrikācija, nestabila kustības virziens

Siltumizolācijas vecuma nodilums

Cietināšanās, plaisošanās, kļūšana trauslāka

Ilgstoša augsta temperatūra, berzes siltums, vides ietekme

Hidrauliskā un pneimatiskā cilindra klientiem viskritiskākā atšķirība: vai tas ir blīvējuma materiāla trūkums vai arī sistēmas virsmas, eļļošanas vai vadīšanas apstākļi ir izraisījuši nodilumu? Dažas pēcpārdošanas problēmas nav tādas, ka O-formas gredzena materiāls pats par sevi ir "slikts" — vienkārši dinamiskā blīvējuma darbības apstākļi jau ir pārsnieguši vispārēja O-formas gredzena pielietojuma robežas.

8. Virsmas raupjums: Pārāk raups un pārāk gluds virsmas raupjums abos gadījumos var būt problēma

Dinamiskās blīves savienošanas virsmas kvalitāti nevar novērtēt tikai pēc Ra vērtības. Svarīgi ir arī virsmas kalnu–dolu forma, slodzes pārnesošā platība un apstrādes metode. Parker rokasgrāmatā norādīts, ka dinamisko blīvju savienošanas virsmām parasti nepieciešama smalkāka apstrāde nekā statiskajām blīvju virsmām; ieteicamā savienošanas virsmas raupjuma reference vērtība ir Rt ≤ 2,5 μm, Ra 0,25–0,5 μm, ņemot vērā arī slodzes pārnesošo platību un kalnu formu; slīpētas, vilktas un līdzīgas aukstās apstrādes virsmas nedrīkst būt ar asiem kalniem, bet dolīši var veidot potenciālus eļļas rezervuārus, kas palīdz uzlabot dinamiskās blīvēšanas darbību.

8.1 Virsma pārāk raupa

Pārāk raupa virsma: sagriež gumiju; destabilizē eļļas kārtiņu; palielina jauktās berzes daļu; palielina abrazīvo nodilumu; saīsina blīves kalpošanas laiku.

8.2 Virsma pārāk gluda

Pārāk gluda virsma arī nav vienmēr laba — īpaši pneimatiskos un zemu smērvielas daudzumu apstākļos. Pārmērīga polīšana var izraisīt sliktu smērvielas plānās kārtas noturēšanas spēju, gumijai vieglāk pielīp pie metāla virsmas un izraisīt lielāku izslēgšanas berzi un “līkšanu” (stick-slip).

Tāpēc dinamiskajām blīvējuma virsmām vajadzētu tiekties pēc šāda: bez virsotnēm, pietiekams slodzes uzņemšanas laukums un spēja noturēt mikroskopisku smērvielas plānās kārtas daudzumu — nevis neapdomīgi sasniegt spoguļveida gludumu.

9. Atšķirības starp hidrauliskajiem cilindriem, pneimatiskajiem cilindriem un darbiniekiem

9.1 Hidrauliskie cilindri

Hidrauliskie cilindri parasti izmanto eļļas vidē, kas nodrošina labākus smēršanas apstākļus nekā pneimatiskās sistēmas, tomēr spiediens ir augsts un blīvējuma kontaktspiediens liels.

Tipiskas problēmas: berze palielinās augstā spiedienā; izlaušanās pretestība pēc izslēgšanas ir augsta; zemās ātrumā darbojošās servocilindra stienis pārvietojas paša kustībā; eļļas nesējdarbība vai izplūde stieņa galā; siltuma veidošanās augstā ātrumā atgriezeniski kustīgajā režīmā; bojājumi no piesārņojuma daļiņām; pārmērīgi liels atstarpe izraisa izspiešanas apgraušanu. Hidrauliskai O-ringam jāatbilst ne tikai prasībai būt „eļļas izturīgam“ — tam jāatbilst arī citām prasībām, piemēram, berzes, kompresijas deformācijas, izspiešanas pretestības, nodiluma izturības, zemās temperatūras atgriešanās spējas un saderības ar hidrauliskās eļļas piedevām.

9.2 Pneimatiskie cilindri

Lielākā problēma pneimatiskajiem cilindriem ir nepietiekama smērvielu piegāde — daudzas modernās pneimatiskās sistēmas tiecas pēc eļļas brīvas vai minimālas eļļas ekspluatācijas, tāpēc O-ringam ilgu laiku jāstrādā robežas/jauktā berzes stāvoklī.

Tipiskas problēmas: zema ātruma rāpošana; iesākšanas berze; blīvējuma virsmas sausa berze; smērvielas pakāpeniska noberšana; pielīpšana pēc ilgstošas nekustības; mikrocilindra kustības nestabilitāte. Parker rokasgrāmatā norādīts, ka pneimatisko blīvējumu smēršanas apstākļi ir prasīgāki nekā hidraulisko blīvējumu; smērvielas smēršana nepastāvīgi atjaunojas, un smērējošā plēve tiek noberama blīvējuma malā, kad notiek pārvietošanās.

9.3 Aktuatori un servosistēmas

Aktuatori īpaši vērš uzmanību vadības precizitātei. Vispārīgs blīvējums var atbilst prasībai „bez noplūdes”, bet ne obligāti prasībām „zema berze, zems histērēzes efekts, zema rāpošana”.

Tipiskās prasības: zema izlaušanas spēka vērtība; stabila berzes spēka vērtība; maza svārstīgā berzes starpība; maza berzes nobīde temperatūras izmaiņu ietekmē; regulējama mikropārvietošanās; nav līmēšanās-slīdēšanas efekta. Šādiem klientiem parasti nevar pilnībā paļauties tikai uz vispārīgu O-formas blīvējumgredzenu kā galveno dinamisko blīvējumu — iespējams, nepieciešams zemas berzes materiāls, pārklāts O-formas blīvējumgredzens, X-formas blīvējumgredzens, PTFE kompozītblīvējums vai īpašs pistona/vada blīvējums.

10. Projektēšanas un izvēles pretpasākumi

10.1 Samazināt spiedienu, bet nezaudēt blīvēšanas efektivitāti

Dinamiskā blīvējuma O-formas blīvējumgredzena spiediens parasti jābūt piesardzīgāks nekā statiskā blīvējuma gadījumā; pārmērīgi augsts spiediens palielina izlaušanas spēku un nodilumu.

Inženierijas ieteikumi: nepielīdziniet bezkritiski statisko blīvējuma kompresijas attiecības; kontrolējiet rievas dziļumu un platumu; izvairieties no pārāk šauras rievas, kas neļauj O gredzenam deformēties; augstspiediena apstākļos vienlaikus apsveriet atbalsta gredzena izmantošanu, nevis tikai palieliniet kompresiju; sistēmām ar augstām berzes prasībām jāprioritizē berzes testēšana vai paraugu verifikācija.

10.2 Izvēlieties piemērotu cietību

Zema cietība var nodrošināt labāku berzi un gludāku pielāgošanos, bet vājāku izspiešanas pretestību; augsta cietība nodrošina spēcīgāku izspiešanas pretestību, bet var palielināt kontaktspiedienu un izvelkšanas spēku.

Darbības stāvoklis

Cietības virziens

Zems spiediens, zema berze, precīza kustība

Var apsvērt zemāku cietību

Augsts spiediens, liels atstarpe, augstas izspiešanas pretestības prasības

Nepieciešama augstāka cietība vai atbalsta gredzens

Ievērojama lēnā ātrumā notiekoša krišana

Cietību nedrīkst bezkritiski palielināt

Acīmredzama augstas ātruma nodilums

Jāapsver materiāla nodilumizturība un dzesēšana/smērēšana kopā

Pneimatiskais ar nelielu eļļas daudzumu

Koncentrēties uz zemu berzi nodrošinošu virsmu un spēju noturēt smērvielu

10.3 Optimizēt materiālu

Materiāls

Dinamiskās blīves fokuss

NBR

Bieži izmanto hidrauliskajā eļļā, zema cena, bet ierobežota augstas temperatūras un ozona izturība

HNBR

Labākas siltumizturības, eļļas un mehāniskās īpašības nekā NBR, piemērots stingrākām hidrauliskām sistēmām

FKM

Augstas temperatūras izturība, laba ķīmiskā izturība, bet jānovērtē zemas temperatūras elastība un berze

EPDM

Piemērots ūdenim, tvaikam, dažām bremžu šķidrumu veidām, nav piemērots minerāleļļai

PU

Izturīgs pret nodilumu un izspiešanu, bieži izmanto hidrauliskajos blīvējumos, bet parasti tieši neaizstāj standarta O-formas blīves

PTFE kompozītā blīve

Zema berze, laba deformācijas pretestība, bet parasti nepieciešams elastomēra enerģētisks elements

10.4 Virsmas pārklājumi un zemas berzes apstrādes

Lai novērstu problēmas ar izlaušanas spēku, montāžas pretestību, lēkšanu un automātiskās montāžas bloķēšanu, apsveriet O-formas blīves virsmas pārklājumu vai zemas berzes virsmas apstrādi. Trelleborga Seal-Glide materiāla apraksts norāda, ka virsmas apstrāde var samazināt montāžas un darbības berzi, samazināt lēkšanas tendenci un uzlabot smērīgumu, neievērojami nemainot blīves ģeometriju; tā materiāla sarakstā arī norādīta piemērotība EPDM, NBR, HNBR, FKM, FFKM, VMQ un citiem elastomēriem.

Inženierzinātniskos terminos šīs metodes var grupēt kā: PTFE pārklājumu; sausās plānās smērvielas pārklājumu; silikona/vaška veida virsmas apstrādi; grafītēšanas apstrādi; jonizējošu vai nano mēroga virsmas modifikāciju; zemas berzes formulētu maisījumu.

Piezīme: pārklājums nav universāls risinājums. Augstspiediena un intensīvas nodiluma apstākļos ir jāpārbauda pārklājuma izturība, saķere, videi atbilstība un montāžas deformācija.

10.5 Neuzstāt uz O gredzena lietošanu, ja tas nav nepieciešams

Standarta O gredzenam ir vienkārša struktūra, zema cena un laba universālā piemērotība, taču tas nav vispiemērotākais risinājums katram dinamiskajam blīvēšanas gadījumam.

Apsveriet alternatīvu struktūru, ja rodas šādi apstākļi: ilgstošs lēns krišanas process; augsta precizitātes prasība pozicionēšanai; pārmērīgi augsts sākuma spiediens; augsta siltuma veidošanās reciprocējošajā kustībā; biežs nodilums; ekstrūzijas notrenkšana augstā spiedienā; liela berzes svārstību amplitūda; klientam vajadzīga vienlaicīgi zema noplūde un zema berze.

Alternatīvs risinājums

Lietošanas virziens

X gredzens/Quad gredzens

Stabilāks nekā O gredzens, labāka pretestība rotācijai

U gredzens/Y gredzens

Bieži lietots reciprocējošajos stieņa/pistona blīvējumos, labāk regulējama blīvēšanas lūpa

Glyd Ring

PTFE slīdes gredzens + O-gredzena enerģētisks elements, zema berze, pretlīkšanu

Step slēdze

Bieži izmantots hidrauliskajos stieņa blīvējumos, zema berze, zems noplūdes līmenis

Speciāls pneimatiskais blīvējums

Zemas berzes lūpu konstrukcija, piemērota zemu eļļas daudzumu vai eļļas trūkuma pneimatiskajām sistēmām

PTFE ar spirāli enerģētisks blīvējums

Augstas temperatūras, ķīmisko vielu un zemas berzes blīvēšana

11. Defektu diagnostikas tabula

Klienta simptomi

Iespējamā cēlonis

Pārbaudes punkts

Uzlabošanas virziens

Augsts starta spiediens

Augsta statiskā berze, eļļas kārtiņas sabrukums, pārmērīga kompresija

Virsmas raupjums, kompresija, materiāls/pārklājums

Uzlabot lubricēšanu, samazināt kompresiju, mainīt virsmas apdari

Krāpošana zemā ātrumā

Līkšana-šļūkšana, nepietiekama sistēmas elastība vai lubricēšana

Ātrums, gaisa/eļļas piegāde, blīvēšanas konstrukcija

Mainīt uz specializētu pneimatisko blīvējumu, uzlabot izlaušanās raksturlielumus, uzlabot blīvēšanas konstrukciju

Cilindra berze

Darbība ar maz eļļas, lubricētājs nostrādāts prom

Stieņa/cilindra virsmas forma

Pievienot pārklājumu, uzlabot virsmas raupjumu darba virsmā

Augsta ātruma siltuma veidošanās

Augsts berzes spēks, vāja siltuma izvadīšana

Ātrums, braukšanas biežums, temperatūras paaugstināšanās

Samazināt berzi, uzlabot materiālus, optimizēt dzesēšanu/smērēšanu

Neuniforma O gredzena nodilums

Pārmērīga kompresija, ilgstoša jaukta berze

Kontaktpovirsmas, cietība, ātrums

Samazināt kompresiju, nomainīt materiālu

Virsmas skrāpējumi

Raupja stieņa/cilindra virsma, piesārņojuma daļiņas

Vārpsta/cilindra virsmas raupjums

Polēšana, slīpēšana/līmēšana, filtrēšana, montāžas tīrība

Malu apgraušana

Augsspiediena izspiešana, liels atstarpe

Izspiešanas atstarpe, cietība, atbalsta gredzens

Pievienot atbalsta gredzenu, palielināt cietību, samazināt atstarpi

Pieķeršanās pēc izslēgšanas

Materiāla pielipums, eļļas kārtas izkliede

Vidējas saderība, temperatūra, izslēgšanas laiks

Mainīt materiālu, pārklājumu, uzlabot smērēšanu

Progresīva noplūdes palielināšanās

Nolietojums, rievas kļūda, kompresijas deformācija

Rievas izmērs, kompresijas deformācija

Pielāgot rievu, nomainīt materiālu, veikt pārbaudi

Nejauša berzes svārstība

Savītīta blīvējuma gredzena forma, nevienmērīga smērvielas sadale

Uzstādīšanas virziens, virsmas stāvoklis

Uzlabot slodzes pielikšanu, uzlabot vadīšanu, kontrolēt koaksialitāti

12. Galvenais secinājums

Dinamisku O-formas blīvējuma gredzenu berzes problēma būtībā ir piecu faktoru savstarpēja saistība: materiāls + kompresija + virsma + smērvielas kārta + ekspluatācijas apstākļi. Visbiežāk ignorētie faktori ir smērvielas kārta un sākuma berze. To, ko daudzi klienti redz kā „iestīvēšanos, ripošanu, siltuma rašanos, nolietojumu”, bieži izraisa šādi patiesie cēloņi: pārmērīga kompresija; rievas konstrukcija, kas orientēta uz statiskiem blīvējumiem; nepiemērota virsmas raupjums; nepietiekama smērviela zemā ātrumā; statiskās un dinamiskās berzes lieluma pārāk liela atšķirība; nepietiekama sistēmas stingrība; un standarta O-formas blīvējuma gredzena izmantošana tajās lietojumprogrammās, kurām patiesībā nepieciešams zemas berzes dinamisks blīvējums.