O-slēdziņi "can" var veikt rotācijas blīvēšanu, taču parasti nevajadzētu būt pirmajai izvēlei nepārtrauktai rotējošā vārpsta blīvēšanai

Vispirms precizēsim vienu būtisku punktu: ja O-rings ir uzstādīts galvenē, flančā, korpusā, aizbāznī vai līdzīgā vietā un starp blīvēšanas virsmām nav relatīvas kustības, tas joprojām ir statisks blīvējums; šo scenāriju pareizi izmanto O-formas gredzeniem. Kas patiešām prasa uzmanību, ir:

O-formas gredzena iekšējais diametrs tieši apvij rotējošo vārpstu vai ārējais diametrs veic relatīvu slīdi pret rotējošo caurumu, tādējādi izmantojot O-formas gredzenu kā rotējošu dinamisko blīvējumu.

O-formas gredzena būtība ir blīvēšanas daļa, kas radīs kontaktspiedienu, izmantojot "saspiešanas deformāciju"; rotējošā vārpsta blīvējumu būtība ir "kontrolētā kontaktspiediena uzturēšana eļļas kārtā, berzes siltuma samazināšana un nodrošināšana nodiluma un vārpsta ekscentriskuma kompensācija." Šīs divas konstruēšanas loģikas nav pilnīgi savietojamas.

1. Lielākā problēma ir berzes siltums

Kad O-formas gredzens nodrošina rotējošā vārpsta blīvēšanu, vārpsts iet caur O-formas gredzena iekšējo diametru, un O-formas gredzena iekšējā virsma ilgstoši saskaras ar rotējošo vārpstu. Apple Rubber norādījumi O-formas gredzena konstruēšanai skaidri norāda, ka rotējošais darbības režīms izraisa nepārtrauktu berzes siltumu O-formas gredzena iekšējam diametram, jo gumijas elastomērs pašam ir zema karstumizturība; ja siltuma rašanās ātrums pārsniedz tā izkliedes ātrumu, O-formas gredzens var sabrukt.

Tāpēc klientiem, kuri vaicā tikai „cik liels ir rotācijas ātrums“, nav pietiekami — jānovērtē gan vārpsta diametrs, gan rotācijas ātrums.

Piemēram, kad 30 mm vārpsts rotē ar ātrumu 1000 apgr./min., virsmas ātrums ir aptuveni 1,57 m/s; kad 50 mm vārpsts rotē ar ātrumu 1500 apgr./min., virsmas ātrums ir aptuveni 3,93 m/s. Jo lielāks ir vārpsta diametrs, jo lielāks ir berzes siltums pie vienāda rotācijas ātruma.

Parker skaidrojums par O-ringa dinamisko blīvējumu nodilumu arī norāda, ka dinamiskie blīvējumi ar O-ringiem viegli ietekmējami nodiluma un berzes, bet berze saistīta ar kontaktvirsmas spiedienu un blīvēšanas kontaktzonas temperatūras paaugstināšanos.

o-ringiem nav eļļas kārtiņas regulēšanas spējas dizains „rotējošai lūpai“

Skeletveida eļļas blīvēji, radiālie vārpsta blīvēji, PTFE lūpu blīvēji un citi rotējošie blīvēšanas komponenti galvenokārt ne tikai „aizkavē eļļu“, bet nepārtraukti veido regulējamu kontaktzonu, izmantojot lūpu ģeometriju, kontaktspēku, spirāli vai priekšsaspīlēšanas struktūru.

Freudenbergas rotējošo blīvējumu tehnoloģijas datu materiāls skaidro: pēc tam, kad lūpas atvēršanas leņķis ir rūpīgi izstrādāts, eļļas kārtiņa, ko veido ass leņķis un spirāles radikālā spēka sadalījums, rada asimetrisku kontaktspiediena sadalījumu, un pēc ierunāšanās notiekošā lūpu malas mikrodeformācija rada atgriezenisku eļļas plūsmu vai „mikropumpēšanas“ efektu, kas ir ļoti būtisks blīvēšanas funkcijai.

O-gredzeni vienkārši tiek spiesti uz vārpsta ar savu apaļo šķērsgriezumu. Tiem nav īpaši izstrādāta eļļas slīpuma leņķa, gaisa slīpuma leņķa, atgriešanas eļļas vai elastīgas slodzes lūpu malas ģeometrijas. Rezultātā: smērvielas plēve ir grūtāk stabilizēt, berze ir mazāk kontrolējama un kontaktspiediens arī viegli svārstās atkarībā no spiediena, temperatūras, nesapļautības un vārpsta svārstībām.

Tāpēc arī eļļas blīves, lūpu blīves, V-gredzeni un mehāniskās gala virsmas blīves tiek neatkarīgi klasificētas kā rotējošu blīvēšanas risinājumi. Trelleborg definē rotējošās vārpstas blīves kā komponentus, kas paredzēti šķidruma blīvēšanai rotējošās vai svārstošās daļās, vienlaikus novēršot putekļu, ūdens un citu ārējo piesārņotāju iekļūšanu; tās produktu līnija ietver rādiālās eļļas blīves, rādiālās/vārpstas eļļas blīves, O-gredzena aktivizētās PTFE rotējošās blīves, V-gredzenus un mehāniskās gala virsmas blīves utt.

3. Nepietiekama smērviela ātri pastiprina nodilumu

Rotējoša blīvējuma nodrošināšana nav vienkārši "gumijas pielipšana pie metāla." Tikmēr pastāv kontaktu berze, nepieciešama smērviela un siltuma izvadīšana.

Freudenberg rotējošā vārpsta blīvējumu materiāli skaidri uzsvēr: cik pietiekami ir blīvējums smērta, ir ļoti svarīgi tā kalpošanas ilgumam un uzticamībai; jo labāk ir smērta, jo mazāka ir nodilums. Tas pats materiāls arī norāda, ka parametri, kas ietekmē radiālo spēku un smērvielas stāvokli, ietekmē arī blīvējuma berzes zudumus.

Kad O gredzeni tiek izmantoti rotējošām vārpstām, bieži redzama kļūdaina uzskats: "pārklāšana ar nedaudz smērvielas ir pietiekama." Patiesībā sākotnēji uzklātā smērviela var novērst tikai ieslēgšanās posmu, bet nevar garantēt ilgstošu stabila eļļas kārtiņu. Jo īpaši ilgstošas darbības laikā O gredzens viegli nonāk robežu smērēšanas režīmā vai pat sausā berzē.

4. Savijums, ripošana un «spirālveida bojājums» ir tipiski O gredzena dinamisko blīvējumu riski

O-gredzenīša šķērsgriezums ir apaļš, un dinamiskajos blīvējumos tas viegli ietekmējams ar nevienmērīgu berzes spēku, kas izraisa vietēju ripināšanos un savīšanos. Parker analīze par O-gredzenīša spirālveida bojājumu cēloņiem ietver: daļas neapaļumu, ekscentrisitāti, raupju virsmas apdarēšanu, neesamību vai trūkumu ar smērvielu, materiāla pārmērīgu mīkstumu, neatbilstošu attiecību starp šķērsgriezumu un iekšējo diametru, kā arī nepareizu montāžas izstiepšanu utt.; profilaktiskās pasākumi ietver neapaļuma un ekscentrisitātes samazināšanu, šķērsgriezuma svārstību samazināšanu, virsmas kvalitātes nodrošināšanu, cietaka materiāla izmantošanu un atbilstošu attiecību starp šķērsgriezumu un iekšējo diametru.

Šī problēma ir vairāk izteikta rotējošajos vārpstās. Ideālais stāvoklis ir: O-gredzenītis fiksēts rievā, un relatīvais kustības process notiek tikai O-gredzenīša iekšējā diametrā. Tomēr praksē, ja rievas konstrukcija, virsmas raupjums, saspiešanas daudzums vai smērviela nav piemēroti, O-gredzenītis var "vilkties līdzi vārpstai", savīties un daļēji ripināties rievā, galu galā izpaustoties kā:

Apple Rubber īpaši uzsvēr rotējošo O gredzena projektēšanā, ka rotējošās vai svārstīgās lietošanas gadījumā jāizvairās no O gredzena izstiepšanas uz vārpstas; elastomērs, kas tiek izstiepts un sildīts, var sarukt — tas ir Džoula efekts, tādējādi palielinot kontaktvirsmas temperatūru un bojājumu risku.

5. Neapaļums, vārpstas ekscentrisks griešanās un ekscentricitāte var izraisīt O gredzena kontaktspiediena kontroles zudumu

Rotējošo ābju plombām jābūt izturīgām pret ābju izplūdi, koaksiālo izplūdi, ābju virsmas grūto, cietumu, radiāldinamiskās ražošanas kļūdu. Skeleta eļļas plombām parasti ir lūpu geometrija un atstarpes atstarpe, kas spēj kompensēt radiālo pārvietošanos un saglabāt plomāšanu. Freudenberga dati norāda, ka plombas radiālā spēka pamatā ir uzstādītās stāvokļa lejupslīdes spēks un atverums; konstrukcija paredz samazināt radiālo spēku, lai samazinātu triecienu un noturību, bet arī jābūt pietiekamai plombas nostiprināšanai.

O-grīdiem nav šīs speciālas atvases konstrukcijas. Ja ekscentrisks, viena puses saspiedums ir pārāk liels, izraisot siltuma radīšanu un biezumu pieaugumu; otrā pusē ir nepietiekama saspiedums, viegli noplūdes. Apple Rubber aizsargsistēmas rotējošo O gredzenu konstrukcijā ir norādīts, ka relatīvais kustība ir jāveic tikai starp O gredzenu iekšējo diametru un rotējošo asumu, un to jānoraida, kontrolējot asuma koncentrētību, asuma virsmas izskatu un grofu virsmas stāvokli.

6. Kad var izmantot O-gredzenus rotējošiem plombām?

Tas ir iespējams, bet robežās jābūt stingriem un apstiprinātiem ar reāliem dzīvības testiem. Savā ziņā piemēroti scenāriji ir šādi:

Apple Rubber rotējošās O-formas gredzena dizaina ieteikumu saraksts norāda pasākumus, lai samazinātu atteices risku, piemēram, šķidruma plūsmas palielināšanu siltuma izvadīšanai, kvalitatīva pašsmērējoša materiāla izvēli, spiediena ierobežošanu, ārkārtīgu temperatūru izvairīšanos un mēģinājumu turēt smērvielu cieši pie darba vietas. Tā dati min 180 virsmas pēdas minūtē kā augstāku vērtību, kas prasa īpašus konstruktīvos pasākumus mehāniskajam projektēšanai, lai novērstu šo konkrēto lietošanas situāciju; šī vērtība atbilst aptuveni 0,91 m/s; šīs vērtības jāuzskata par norādēm konkrētai konstrukcijai, nevis par universāliem ierobežojumiem visiem materiāliem un visām struktūras kombinācijām.

7. Kad O-gredzeni nav jāizvēlas kā galvenā izvēle?

Šādos gadījumos ieteicams nekavējoties izvēlēties skeleta eļļas blīves, V-gredzenus, lūpu blīves, PTFE rotācijas blīves vai mehāniskās blīves:

8. Kā izvēlēties dažādas alternatīvas risinājumu iespējas?

Rāmja eļļas blīvējums / radiālais vārpstas blīvējums

Piemērots visbiežāk sastopamo rotējošo vārpstu izmantošanai: reduktoriem, motoriem, sūkņiem, riteņu balstiem, lauksaimniecības tehnikai un būvniecības tehnikai. Tā priekšrocība ir strukturāla nobrieduma, kontrolējamas izmaksas un standartizēta uzstādīšana, nodrošinot eļļas saglabāšanu, putekļu novēršanu un salīdzinoši stabila kontakta uzturēšanu ar lūpu un pavasara palīdzību. Freudenberg tehniskajā aprakstā par radiālajiem vārpstu blīvēm norādīts, ka uzticama blīvēšana, ļoti uzticama darbība, savietojamība ar dažādiem medijiem, zema berze un viegla uzstādīšana ir svarīgi prasības radiālajām vārpstu blīvēm.

V-gredzens

Piemērots putekļu novēršanai, dūņu un ūdens izturībai, ūdens izturībai, ass virziena galasejas blīvēšanai un ārēju piesārņojumu aizsardzībai. V-gredzeni parasti rotē kopā ar vārpstu, un lūpa kontaktējas ass virzienā pret fiksētu galaseju; nav piemērots augstam spiediena starpībai, taču ļoti piemērots papildu ārējai aizsardzībai vai papildu blīvēšanai.

Lūpu blīve / PTFE rotējošā blīve

Piemērots augstas ātruma, zemas berzes, augstas temperatūras, ķīmisku vidēju, zemas noplūdes vai ierobežota telpas apstākļiem. Īpaši O-ringa enerģētiskie PTFE rotācijas blīvējumi faktiski nav tieši "vaļējs O-ringa gredzens pret vārpstu", bet gan O-ringa gredzens nodrošina elastīgo priekšslodzi, bet PTFE lūpa veido berzi ar rotējošo vārpstu. Trelleborga rotācijas blīvējumu produktu līnijā ietilpst arī O-ringa enerģētiskie PTFE rotācijas blīvējumi.

Mehāniskais blīvējums

Piemērots sūkņiem, maisītājiem, kompresoriem un citam rotējošam aprīkojumam, kam nepieciešama augstāka noplūdes, spiediena, korozīvu vidēju vai ilgstošas darbības izturība. Blīvēšana notiek caur galaplašumu berzes pāriem, nevis caur gumijas gredzenu, kas tieši berzējas pret rotējošo vārpstu. O-ringa gredzeni var tikt izmantoti mehāniskajos blīvējumos, bet parasti kā palīdzības statiskie blīvējumi vai kompensējošie blīvējumi, nevis kā galvenie rotējošie berzes blīvējumi.

9. Parametri, ko jāuzdod, kad veic vaicājumus vai tehnisko apstiprināšanu ar klientiem

Pirms novērtēt, vai O gredzens var tikt izmantots rotācijas blīvēšanai, vismaz jāapstiprina šāda informācija:

10. Galveno viedokļa kopsavilkums

O-formas gredzeni nav nespējīgi veikt rotācijas blīvēšanu, taču tie nav piemēroti kā galvenais rotējošā vārpsta blīvētājs pēc noklusējuma. To galvenais risks koncentrējas uz: berzes siltumu, nepietiekamu lubrikāciju, savīšanos/ritināšanos, nodilumu un skrāpējumiem, vārpstas lēkšanu, kas izraisa nevienmērīgu kontaktu, kompresijas pastāvīgo deformāciju un nestabili ekspluatācijas laiku.

Inženierzinātniski drošāks princips ir:

Statiskajai blīvēšanai prioritāte ir O-formas gredzens; nepārtrauktai rotējošai vārpstai prioritāte ir lūpu blīvētājs, rāmja eļļas blīvētājs, V-formas gredzens vai mehāniskais blīvētājs; vienkārši O-formas gredzeni tiek izmantoti tikai zemā ātrumā, zemā spiedienā, pietiekami lubrikētās un riska verificējamās situācijās.