1. Kāpēc putekļi, māla un abrazīvie daļiņu vides ir īpaši nelabvēlīgas O gredzeniem

The O-rings būtībā balstās uz elastīgu kompresijas deformāciju, lai radītu kontaktspiedienu blīvēšanai. Tas ir piemērots statiskām blīvēm, zemas ātruma reciprocējošām kustībām vai dažām palīgblīvēm, taču tas nav specializēta „putekļu bloķēšanas, skrāpēšanas, piesārņojuma izvadīšanas” struktūra. Īpaši celtniecības mašīnās, raktuvju aprīkojumā un lauksaimniecības tehnikā ārējie piesārņotāji nav reta parādība, bet gan ilgstošs ekspluatācijas vides apstāklis.

Hidrauliskie cilindri, ass stieņi, dzinēji, sūkņi, vārsti, pārnesumu kārbas, riteņu malas un citi lauksaimniecības iekārtu mehānismu pozīcijas bieži vien vienlaikus saskaras ar:

Putekļiem, mālu, smiltīm, rupjiem un smalkiem šlakas daļiņām, māla ūdeni, metāla atkritumiem, mazgāšanas ūdeni, augsspiediena izsmidzināšanu, vibrāciju un triecienu, nesimetrisku slodzi, zemu ātrumu un lēnu krišanu, kā arī nepietiekamu eļļošanu.

Kad šie faktori savstarpēji pārklājas, kas O-slēdziņi sejas nav vienkāršs "blīvējuma materiāls", bet ļoti piesārņota, ļoti abrazīva un augstas ietekmes mehāniskā nodiluma sistēma. Freudenberg hidrauliskā cilindra putekļu skrāpja paskaidrojums arī uzsvēr, ka putekļu skrāpja funkcija ir novērst ārējo piesārņojumu iekļūšanu cilindrā, kad pistona stienis tiek ievilkts, kā arī izolēt putekļus, ūdeni un citus vides faktorus ārpus spiediena izturīgā blīvējuma malas un kontaktvietas.

2. Galvenās atteices mehānismi

1. Abrazīvo daļiņu nodilums: O gredzena „smilšpapīra veida” nodilums pēc daļiņu iekļūšanas kontaktvirsmā

Kad daļiņas no putekļiem, smiltīm, rudas pulvera un dubļiem iekļūst starp O gredzenu un vārpstu, cauruli, cilindra korpusu vai rieviņu, rodas tipisks trīs ķermeņu abrazīvais nodilums:

Pirmais ķermenis ir metāla savienotā virsma, otrais ķermenis ir gumijas O gredzens, trešais ķermenis ir cietais daļiņas, kas iestrēgušas starpā.

Šie daļiņas veic mikroapstrādes, aizvadīšanas un skrāpēšanas darbības uz gumijas virsmas relatīvā kustībā. Rezultātā O-ringa virsma nodilst līdzena, mataina, sagriezta, un šķērsgriezums pakāpeniski kļūst ovāls, samazinās elastīgums, un galu galā blīvējuma saskares spiediens ir nepietiekams, radot noplūdi. Parker dinamisko O-ringu bojājumu analīze saista nodilumu tieši ar berzi un norāda, ka virsma var izpausties kā vienpusējs O-ringa nodilums līdzenā veidā.

Raktuvju un inženierijas mašīnās kvartsa smiltis, rudas pulveris, ogles pulveris un dubļu daļiņas parasti ir ciets, un lielākoties nav mazākas noapaļotas daļiņas. Tās neveic „mildzu“ skrāpēšanu blīvēšanas materiālā kā šķidrās piesārņojumu veidi, bet aktīvi griež blīvēšanas materiālu. Noria hidrauliskā piesārņojuma materiāli arī norāda, ka mazas daļiņas darbojas kā smilšpapīrs komponentos un var izraisīt nepārtrauktu nodiluma pastiprināšanos; tiks ietekmēti putekļu skrāpēji, stieņa virsmas un blīvējuma saskares zonas.

2. Māla veido „abrazīvu pastu“, kas ir bīstamāka nekā sausa putekļu kārtiņa

Māla, mālainā ūdens un smilšainā māla nav vienkārši šķidri piesārņotāji. Parasti tiem piemīt trīs destruktīvas īpašības:

Pirmkārt, tie pārnēsā cietus daļiņas, kuras nonākot blīvējuma kontaktvirsmā, izraisa berzēšanos.

Otrkārt, tie iznīcina lubrikācijas plēvi — mitrums atšķaida vai noņem eļļas plēvi vai tauku plēvi, tādējādi liekot kontaktzonai pāriet uz robežberzi vai pat uz sauso berzi.

Treškārt, tie žūst un veido cietas kārtiņas — mālainais ūdens, kas paliek rievā, stieņa virsmā vai aiz putekļu gredzena, izžūst un veido cieta apvalku, kas nākamajā kustībā tieši bojā gumijas un metāla virsmu.

Tāpēc arī daudzi hidrauliskie cilindri, ko izmanto kalnraktuvēs, smiltītēs, ekskavatoros, lauksaimniecības tehnikā, kombainos un rotējošajos kultivatoros, nerāda vienreizēju noplūdi, bet vispirms parāda vieglus mikroplūdumus, ārējo piesārņojumu, stieņa virsmas rievas, putekļu gredzena malas izlaušanos un tikai pēc tam strauji iznīkst galvenais blīvējums un O-gredzens.

3. Pēc smērvielas plānās kārtiņas iznīcināšanas O-gredzens ieej sausās berzes stāvoklī

Dinamiskajos blīvējumos izmantotajiem O-gredzeniem ir jāpaļaujas uz ļoti plānu eļļas vai tauka kārtiņu, lai samazinātu berzi; piesārņojošās daļiņas pielīp taukam, noberz eļļas kārtiņu, un dubļainā ūdens straume arī izskalo smērvielas kārtiņu; augsspiediena tīrīšana var arī izraisīt tiešu saskari, kas pasliktina situāciju.

Pēc tam, kad ūdens un daļiņas nonāk blīvējuma kontaktvietā, smērviela nevar nodrošināt pietiekamu smērēšanu, un O-gredzens sāk tieši saskarties ar metāla virsmu; berzes siltums palielinās, gumijas virsma sāk izdalīties, sacietēt un plaisāt.

Parker uzskaitījis „smērvielas trūkumu vai nepietiekamu smērēšanu” kā vienu no svarīgākajām O-gredzena savīšanās un spirālveida bojājumu cēlonīm un ieteicis nodrošināt pietiekamu smērēšanu, uzlabot virsmas kvalitāti, izmantot piemērotāku cietību un rūpīgi izvēlētos gumijas maisījumu.

Vajag uzmanību: tieša izvietošana ārējās eļļas un tauka klāt putekļu vides apstākļos nav nepieciešami laba lieta. Ja ārējā eļļa un tauks tieši nonāk saskarē ar putekļiem un smiltīm, tie viegli pieķeras un veido "abrazīvu pastu". Pareizā prakse nav vienkārši uzklāt vairāk tauka, bet gan nodrošināt smērvielas uzturēšanu aizsargātajā blīvēšanas kontaktzonā un vienlaikus novērst daļiņu iekļūšanu, izmantojot putekļu gredzenus, putekļu vākus, labirintu struktūras un atbalsta gredzenus.

4. Ievietojušās piesārņojuma daļiņas gumijā, padarot pašu O-formas gredzenu par "abrazīvu"

Gumijas materiāls salīdzinājumā ar metālu ir relatīvi mīksts, un smalkas ciets daļiņas var tikt iepresētas O-formas gredzena virsmā, veidojot iegulto abraziju. Šajā brīdī O-formas gredzens vairs nav tikai abrazijas objekts, bet gan pretēji — skrāpē stieņa, vārpsta, cilindra vai vārpsta virsmu un rievas.

Tipiskas sekas ir:

• Stieņa vai vārpsta virsmā parādās smalkas radiālas svītras.
• Rievu malās redzamas spīdīgas vietas, iedobumi vai svītras.
• O-gredzenīta virsma rāda spīdīgas vietas, iedobes vai rievas.
• Jauna aizvietota O-gredzena noplūst atkal īsā laikā.

Šādu kļūdu bieži kļūdaini uzskata par "materiāla neolejnoturību" vai "zemu O-gredzena kvalitāti", tomēr patiesais galvenais iemesls ir tas, ka piesārņojuma daļiņas netika novērstas un blīvēšanas kontaktvirsma jau ir kļuvusi par abrazīvās nodiluma zonu.

5. Metāla savienotāju virsmu bojājumi pēc griešanas pastāvīgi atver noplūdes ceļu

O-gredzena blīvēšana balstās uz metāla savienotāju virsmas kvalitāti. Daļiņas un abrazīvās daļiņas ne tikai sagriež gumiju, bet arī riepj pudeles stieni, vārsta stieni, vārpstu, caurules sienu un rievas vietu; kad metāla virsma rāda rievas, rievainību, pārklājuma atdalīšanos vai citus bojājumus, pat ja O-gredzens ir neskarts, tas var nebūt spējīgs aizpildīt šos nepārtrauktos noplūdes ceļus.

Norias datu punkti norāda, ka smalkas rievas un brūces uz stieņa virsmas ievērojami samazina putekļu skrāpja kalpošanas laiku un nodrošina ceļu piesārņojumiem, lai tie turpinātu iekļūt sistēmā; pārāk gluda virsma arī var nevarēt saglabāt lubrikācijas plēvi.

Tas ir ļoti būtiski inženierijas mašīnu klientiem: tikai O-ringa nomaiņa, nevis stieņa virsmas vai rievas remonts, parasti aptur noplūdi tikai īslaicīgi.

6. Pēc putekļu gredzena iznākšanas no darbības O-ringam jāuzņemas „putekļu bloķēšanas” funkcija

Dažādi laukā rodami problēmu būtībā ir blīvēšanas sistēmas konfigurācijas kļūdas. O-ringam nav jābloķē spiediena vidusviela, tas nevajadzētu būt pirmajam putekļu aizsardzības komponentam. Pirmo aizsardzības līniju vajadzētu nodrošināt putekļu gredzeniem, putekļu vāciņiem, V-ringiem, labirintveida putekļu novēršanas struktūrām vai aizsargpārsegiem.

Ja nav putekļu gredzena vai putekļu gredzena lūpas nodilums, malas pārvēršanās, vecuma izmaiņas vai izvēlētā materiāla cietība ir pārāk zema, putekļi un dubļu daļiņas tieši nonāks galvenās blīves un O-gredzena vietā. Freudenberg skaidri norāda, ka putekļu gredzeni paredzēti, lai novērstu putekļu iekļūšanu blīvētajā zonā, un uzsvērt, ka pneimatiskajos un hidrauliskajos cilindros putekļiem jābūt tālu no detaļām, kas atrodas cilindra korpusa iekšpusē.

Augstas piesārņotības hidrauliskajos cilindros vienkārši putekļu gredzeni parasti nav pietiekami. Augstas piesārņotības lietojumprogrammām parasti nepieciešamas spēcīgākas putekļu bloķēšanas struktūras, piemēram, poliuretāna putekļu gredzeni, metāla rāmja putekļu gredzeni, divslāņu putekļu gredzeni vai smagās ekspluatācijas dubļu putekļu gredzeni. Noria arī norāda, ka divu vai viena putekļu gredzena kombinācijas struktūras ir piemērotas augstas piesārņotības lietojumprogrammām un var uzlabot blīvēšanas sistēmas izturību.

7. Daļiņu piesārņojums izraisa O-gredzena pagriezienu un spirālveida bojājumu

Atgriezeniskā kustībā, ja O gredzenam vietēji rodas nevienmērīga berze, tas viegli daļēji slīd un daļēji ripojas, galu galā radot savīšanos. Pēc savīšanās O gredzena virsma parādīs spirālveida rievas, slīpas griezumus vai vietējus pārrāvumus. Parker uzskaita ekscentrisitāti, raupju virsmu, nepietiekamu lubrikāciju, pārāk mīkstu materiālu, nepietiekamu stroka ātrumu un montāžas laikā notiekošo ripošanu kā O gredzena savīšanās/spirālveida defektu cēloņus.

Dusts un dubļi šo bojājumu pasliktina, jo daļiņas izraisa vietējo berzes koeficientu nestabilitāti:

Dažās vietās ir eļļas kārta, tāpēc berze ir zemāka; citur ir smags smiltis, tāpēc berze ir augstāka; citur dubļi ir izžuvuši un veidojušies līdzīgi pielīpībai, radot “stick-slip” pretestību.

O gredzena vietējais slīdēšanas process tiek vilkts, galu galā izraisot ripošanu un savīšanos. Tāpēc, kad O gredzenam uz vietas redzami aptuveni 45° slīpi spirālveida zīmogi, vietēja ripošana vai griezuma atveres, nevajadzētu vienkārši to uzskatīt par uzstādīšanas problēmu, bet arī jāpārbauda piesārņojuma iekļūšana un lubrikācijas stāvoklis.

8. Spiediena ietekme, palielināts atstarpe un nodilums izraisa izspiešanu un „kodumu“

Inženierijas mašīnas un raktuvju aprīkojums bieži pakļauts spiediena ietekmei, vibrācijām, nesimetriskai slodzei un konstrukcijas elastiskai deformācijai. Netīrumu daļiņas izraisa abrazīvu nodilumu, kas paplašina blīvējuma atstarpi, tādējādi vēl vairāk palielinot O-ringa izspiešanas atstarpi. Augsta spiediena apstākļos O-ringa tiek iedzīts atstarpe, pēc tam tā mala tiek sagriezta, veidojot „kodumu“, „vilktu pavedienu“ vai gumijas trūkumu.

Parker skaidro, ka O-ringa izspiešana parasti novērojama dinamiskajos blīvējumos, pulsējošā spiediena statiskajos blīvējumos, pārāk lielās atstarpēs un daļu elpojošās deformācijas apstākļos; galvenās pretpasākumi ir atstarpes samazināšana, atbalsta gredzenu izmantošana, materiāla cietības uzlabošana, videi piemērotības pārbaude un ekscentriskuma kontrole.

Apstākļos ar dubļiem un abrazīviem daļiņām ekstrūzijas bojājumi bieži rodas vienlaicīgi ar abrazīvo nodilumu: vispirms daļiņu nodilums izraisa atstarpi, tad augsspiediena O gredzens tiek izspiests iekšā šajā atstarpe, beidzot tiek pārgriezts asajā malā, smiltis un atkārtota kustība izraisa gumijas saplīšanu.

9. Pārmērīgi liela virsmas raupjuma pakāpe pastiprina nodilumu

Pārāk raupja savienojamā virsma griež O gredzenu kā nazi; pārāk gluda virsma, savukārt, var neuzturēt lubrikācijas plēvi, izraisot sauso berzi. Parker analīze par nodilumu arī norāda, ka statiskie blīvējumi augsta impulsu spiediena apstākļos var pārvietoties rievas iekšienē, izraisot nodilumu, un, ja virsmas kvalitāte ir zema, nodilums ir smagāks; virsmas raupjuma pakāpes samazināšana var uzlabot sausā nodiluma pretestību.

Hidrauliskā cilindra stieņa, vārsta stublāja, vārpstas galu un līdzīgu dinamisko blīvējumu gadījumā īpaši: dubļainās, putekļainās vides apstākļos virsmas apstrāde ātri pasliktinās, kas izraisa ļoti ātru noplūdes ceļu veidošanos; turklāt noplūdušais eļļas šķidrums arī piesaistīs vairāk putekļu, veidojot sekundāro piesārņojumu.

3. Dažādu piesārņotāju iznīcinātājspēja

4. Tipiskas atteices inženierijas mašīnās, raktuvju un lauksaimniecības mašīnās

1. Hidrauliskā cilindra pistona stieņa blīve

Tas ir vistipiskākais putekļu un dubļu atteices scenārijs. Kad pistona stienis ir izvilkts caur dubļiem un smiltīm, tas ienes piesārņojumu cilindra korpusā. Ja putekļu gredzens nevar efektīvi noņemt piesārņojumu, daļiņas nonāk blīvēšanas zonā, izraisot galvenās blīves un O-formas palīgblīves atteici, kas rezultē abvirziena nodilumā un eļļas piesārņojumā.

Trelleborg raktuvju aprīkojuma blīvēšanas risinājumu materiālā arī uzskaita dubļu, ūdens, pelnu un putekļu piesārņojuma kontroli un eļļošanas saglabāšanu kā svarīgus mērķus visai blīvēšanas sistēmai.

2. Piespraudes ass, pagrieziena punkts, pagriežamā balsta tuvumā

Šīs pozīcijas bieži ir pakļautas smiltīm, dubļiem un trieciena slodzei. Ja O gredzens tiek izmantots kā tiešais blīvējums pret putekļiem vai eļļu, ārējo daļiņu iedarbība uz eļļu veido abrazīvu maisījumu, kura kustība nepārtraukti nodilst gan O gredzenu, gan metāla savienotās virsmas.

Šādām pozīcijām vienkāršiem NBR O gredzeniem parasti ir ierobežota kalpošanas ilgums, tāpēc jāapsver V gredzeni, rāmja eļļas blīvējumi, kombinētie blīvējumi, labirintveida konstrukcija vai regulāra eļļas papildināšana ar putekļu aizturēšanas struktūru.

3. Lauksaimniecības tehnika: dubļi, ūdens un augu šķiedras vide

Lauksaimniecības tehnikas piesārņotāji nav tikai smiltis, bet arī pūkainās daļiņas, salmi, mēslojums, ūdens un dubļi. Augu šķiedras viegli savijas ap vārpstas galu vai stieņa virsmu, ienesot dubļus un smiltis un vēl vairāk pastiprinot piesārņojumu. Mēslojuma un pesticīdu atlikumi var arī paātrināt ķīmisko novecošanu, tačau vispirms parasti notiek abrazīvais nodilums, ko izraisa piesārņojuma daļiņas.

4. Raktuvju transportieri, drupināšanas, urbšanas un iekraušanas iekārtas

Raktuvju putekļu cietība ir augsta, daļiņas ir trauslas un cietas, slodzes trieciena intensitāte ir spēcīga, hermētiskās daļas ātri nodilst, notriec un nodilst abrazīvi. Parastās O-formas gredzeni šādā vidē piemērotāki kā statiskie blīvējumi vai palīgkompensojoši komponenti, bet neatbilst kā tiešie dinamiskie blīvējumi pret rūdas pulveri un dubļiem.

5. Kā novērtēt bojājumu izskatu

Noņemto O-formas gredzenu var pārbaudīt pēc šādiem pazīmēm:

Parker arī min sausu smērvielu montāžai, piesārņojumu, asus malas, rievas un caurumu atveru izmēru novirzes un citas faktorus, kas izraisa montāžas kļūdas, un ieteic montāžas laikā uzturēt tīrību un izmantot montāžas smērvielu pārbaudei.

6. Kā paskaidrot inženieru lēmumu klientiem

To var paskaidrot šādi klientiem, kas darbojas ar būvmateriālu mašīnām, raktuvēm un lauksaimniecības tehniku:

Daudzas O-gredzena atteces nav saistītas ar gumijas materiāla degradāciju, bet gan ar piesārņojuma daļiņām, kas iekļūst blīvēšanas kontaktzonā un izraisa abrazīvo nodilumu. Putra, dubļi un smiltis iznīcina lubrikācijas plēvi, rada rievas metāla virsmā, iegrimst gumijā, liekot O-gredzenam pāriet no elastīga blīvēšanas elementa uz nepārtraukti abrazīvi nodilstošu komponentu. Tikai O-gredzena nomaiņa parasti nevar novērst pamatcēloni; vienlaikus jāpārbauda putekļu gredzens, aizsargkonstrukcija, stieņa virsmas stāvoklis, groda atstarpe, lubrikācija un piesārņojuma kontrole.

Vēl tiešāk:

Putekļu, dubļu un abrazīvo daļiņu vides apstākļos blīvēšanas kalpošanas laiks galvenokārt ir atkarīgs no tā, "vai daļiņas var tikt bloķētas", nevis tikai no tā, "vai O-gredzena materiāls ir labs".

7. Ieteicamā risinājumu kombinācija

Piesārņotiem iekārtām ieteicams rīkoties šādā prioritāšu secībā:

Pirmkārt, putekļu novēršana: Pievienot vai modernizēt putekļu gredzenus, aizsarggredzenus, putekļu vākus, labirintu konstrukcijas, vēzīšu aizsargpārsegu.

Otrkārt, nodilumizturība: Izmantot izturīgākus materiālus, piemēram, HNBR, PU/TPU vai piemērotas kompozītās blīvējuma struktūras.

Treškārt, izspiešanas pretestība: Augstam spiedienam un lielam spraugam pievienot atbalsta gredzenus vai pāriet uz T-formas gredzeniem vai kombinētiem blīvējumiem.

Ceturtkārt, virsmas kontrole: Remontēt stieņa virsmu, vārpsta virsmu, rievas, pārklājuma kārtu un apstrādātās malas.

Piektkārt, lubrikācijas kontrole: Izmantot savietojamus smērvielas, saglabāt aizsargājošo eļļas plēvi, izvairīties no ārējas eļļas un tauka, kas piesaista putekļus.

Beidzot, apkopēs kontrole: Tīrīt montāžas vietas, regulāri pārbaudīt putekļu blīvējumus, izvairīties no augsta spiediena tiešas iedarbības uz blīvējuma lūpu.

Putekļainā, dubļainā un abrazīvo daļiņu vides apstākļos O-gredzena bojājumu galvenā iemesla ir:

Saskāršanās daļiņas iekļūst slēgšanas sistēmā, iznīcina smērvielu, maina berzes spēku, nodilst gumiju, rada metāla virsmas skrāpējumus, palielina atstarpi un izraisa sagriešanos, izspiešanos un noplūdi.

Tāpēc šāda veida problēmu risināšana nevar būt tikai jautājums par to, kādu gumiju izmantot, bet vienlaikus ir jāapsver arī šādi jautājumi:

• No kurienes rodas daļiņas?
• Vai ir putekļu gredzens?
• Vai putekļu gredzens ir piemērots dūmam?
• Vai smērvielas plēve var tikt uzturēta?
• Vai stieņa virsma un urbums jau ir bojāti?
• Vai spiediena trieciens un atstarpe ir pārmērīgi lieli, tādēļ nepieciešami atbalsta gredzeni?
• Vai O-formas gredzens tiek piespiedu kārtā izmantots kā putekļu novēršanas elements?

Inženierijas tehniskajām iekārtām, raktuvju aprīkojumam un lauksaimniecības tehnikai paredzētiem klientiem patiesi efektīvs risinājums parasti ir sistēmiska O-formas gredzena materiāla, putekļu gredzena konstrukcijas, putekļu novēršanas dizaina, smērvielas kontroles, virsmas kvalitātes un atbalsta gredzena pretizspiešanu kombinācija, nevis vienkārši cieta vai dārgāka O-formas gredzena aizvietošana.