O-ringen "can" draaiende afdichting uitvoeren, maar wordt meestal niet als eerste keuze aanbevolen voor continue draaiende asafdichting

Laten we eerst een belangrijk punt verduidelijken: indien de O-ring wordt geïnstalleerd op een uiteindekap, flens, behuizing, stop of vergelijkbare positie, en er is geen relatieve beweging tussen de afdichtingsvlakken, dan blijft het een statische afdichting; dit scenario wordt zeer correct toegepast bij O-ringen. Wat daarentegen wel voorzichtigheid vereist, is:

De binnendiameter van de O-ring die direct om de draaiende as zit, of de buitendiameter die relatief glijdt tegen de draaiende boring, wat betekent dat de O-ring wordt gebruikt als draaiende dynamische afdichting.

De essentie van een O-ring is een afdichtingsonderdeel dat contactdruk opwekt via "compressiedeformatie"; de kern van draaiende asafdichtingen is "het handhaven van een oliefilm onder gecontroleerde contactdruk, het verminderen van wrijvingswarmte en het compenseren van slijtage en asonzekerheid." Deze twee ontwerplogica's zijn niet volledig compatibel.

1. Het grootste probleem is wrijvingswarmte

Wanneer een O-ring een roterende as afdicht, loopt de as door de binnendiameter van de O-ring en is het binnenvlak van de O-ring langdurig in contact met de roterende as. De ontwerpvoorschriften voor O-ringen van Apple Rubber geven duidelijk aan dat een roterende werkomstandigheid de binnendiameter van de O-ring blootstelt aan continue wrijvingswarmte; aangezien rubberelastomeren zelf een slechte warmtebestendigheid hebben, kan de O-ring defect raken wanneer de warmteproductiesnelheid hoger is dan de warmteafvoersnelheid.

Daarom is het niet voldoende als klanten alleen vragen: “Hoe hoog is het toerental?” — zowel de asdiameter als het toerental moeten worden onderzocht.

Bijvoorbeeld: bij een asdiameter van 30 mm en een toerental van 1000 tpm bedraagt de oppervlaksnelheid ongeveer 1,57 m/s; bij een asdiameter van 50 mm en een toerental van 1500 tpm bedraagt de oppervlaksnelheid ongeveer 3,93 m/s. Hoe groter de asdiameter, hoe meer wrijvingswarmte wordt gegenereerd bij hetzelfde toerental.

- Ik ben de baas. de uitleg van 's over slijtage van dynamische O-ringafdichtingen wijst er ook op dat dynamische afdichtings-O-ringen gemakkelijk worden beïnvloed door slijtage en wrijving, waarbij de wrijving verband houdt met de contactoppervlaktdruk en de temperatuurstijging in de afdichtingscontactzone.

o-ringen beschikken niet over een ontwerp voor oliefilmregeling zoals bij een 'roterende lip'.

Skeletoliedichten, radiale asdichten, PTFE-lipdichten en andere roterende afdichtingsonderdelen hebben als kernwaarde niet alleen 'olie blokkeren', maar vormen voortdurend een regelbare contactzone via de lipgeometrie, de contactkracht en de veer- of voorspanningsstructuur.

De technische gegevens over roterende afdichtingstechnologie van Freudenberg verklaren: nadat de openingshoek van de lip zorgvuldig is ontworpen, ontstaat er door de axiale hoek en de radiale krachtsverdeling van de veerstaaf een asymmetrische drukverdeling in het olievlies; bovendien leidt de microvervorming van de liprand na de inloopperiode tot een terugvoereffect van olie of een 'micro-pompeffect', wat zeer cruciaal is voor de afdichtingsfunctie.

O-ringen hebben eenvoudigweg een cirkelvormige dwarsdoorsnede die op de as wordt geperst. Ze hebben geen speciaal ontworpen oliehellingshoek, luchthellingshoek, olie-terugvoer of elastische belastingsliprandgeometrie. Het resultaat is: het smeermiddelfilm is moeilijker te stabiliseren, wrijving wordt minder goed geregeld en contactdruk varieert gemakkelijk onder invloed van druk, temperatuur, afwijking van rondheid en asop- en -neerbeweging.

Daarom worden oliekeerringen, lipkeerringen, V-ringen en mechanische aansluitvlakdichtingen ook onafhankelijk aangewezen als roterende afdichtoplossingen. Trelleborgs definitie van roterende asdichtingen is: componenten die gebruikt worden om vloeistof af te dichten bij roterende of oscillerende onderdelen, terwijl stof, water en andere externe verontreinigingen worden tegengehouden; het productassortiment omvat radiale oliekeerringen, radiale/as-oliekeerringen, O-ring-geactiveerde PTFE-roterende keerringen, V-ringen en mechanische aansluitvlakdichtingen, enzovoort.

3. Onvoldoende smering versterkt slijtage snel

Roterende afdichting is niet zomaar een kwestie van "rubber dat aan metaal plakt." Zolang er wrijvingscontact is, zijn smering en warmteafvoer noodzakelijk.

De materialen voor roterende asafdichtingen van Freudenberg benadrukken duidelijk: hoe voldoende de afdichting wordt gesmeerd, is zeer belangrijk voor levensduur en betrouwbaarheid; hoe volliger de smering, des te minder slijtage. Hetzelfde materiaal toont ook aan dat parameters die de radiale kracht en de smeringstoestand beïnvloeden, eveneens van invloed zijn op de wrijvingsverliezen bij afdichting.

Wanneer O-ringen worden gebruikt voor roterende assen, bestaat vaak de misvatting dat "een beetje vet bij montage voldoende is." In werkelijkheid lost een initiële vetlaag alleen het startstadium op, maar garandeert geen stabiel oliefilm op lange termijn. Vooral tijdens langdurige bedrijfstijd raakt de O-ring gemakkelijk in de grenssmeringstoestand of zelfs in droge wrijving.

4. Draaien, rollen en ‘spiraalvormige storing’ zijn typische risico’s bij dynamische O-ringafdichtingen

De doorsnede van de O-ring is rond en wordt bij dynamische afdichtingen gemakkelijk beïnvloed door ongelijke wrijvingskracht, wat leidt tot lokaal rollen en verdraaien. Parkers analyse van oorzaken van spiraalvormige O-ring-fouten omvat: onderdeel niet-cirkelvormig, excentriciteit, ruwe oppervlakteafwerking, onvoldoende of ontbrekende smering, materiaal te zacht, ongeschikte verhouding tussen doorsnede en binnendiameter, en onjuiste montage-rek; preventieve maatregelen omvatten het verminderen van niet-cirkelvormigheid en excentriciteit, het verminderen van doorsnedevariatie, het waarborgen van een geschikte oppervltekwaliteit, het gebruik van harder materiaal en een redelijke verhouding tussen doorsnede en binnendiameter.

Dit probleem doet zich vooral voor bij roterende assen. De ideale toestand is: de O-ring is vastgelegd in de groef, en er vindt alleen relatieve beweging plaats aan de binnenzijde van de O-ring. In de praktijk kan de O-ring echter 'meebewegen langs de as', verdraaien en gedeeltelijk rollen in de groef, indien de groefontwerp, oppervlakteruwheid, compressiehoeveelheid of smering ongeschikt zijn. Uiteindelijk manifesteert dit zich als:

Apple Rubber benadrukt met name bij roterende O-ringontwerpen dat bij roterende of oscillerende toepassingen het O-ring op de as niet mag worden uitgerekt; het elastomeer dat onder uitrekking en hitte wordt geplaatst, kan krimpen (het zogenaamde Joule-effect), waardoor de contactwarmte en het risico op uitval toenemen.

5. Niet-cirkelvormigheid, asonzekerheid en excentriciteit kunnen leiden tot verlies van drukregeling op de O-ring

Rotatieasafdichtingen moeten omgaan met asuitwijking, coaxialiteit, oppervlakteruwheid van de as, hardheid en radiale dynamische productiefout. Steunringafdichtingen hebben meestal een lipvormige geometrie en worden ondersteund door een veer, waardoor ze binnen een bepaald bereik compensatie kunnen bieden voor radiale verplaatsing en de afdichting kunnen behouden. Freudenberg wijst erop dat de radiale kracht van de afdichting voortkomt uit de neerdrukkende kracht in de geïnstalleerde toestand en de veerkracht; het ontwerp is gericht op het verlagen van de radiale kracht om wrijving en slijtage te verminderen, maar moet tegelijkertijd voldoende zijn om de afdichting te garanderen.

O-ringen beschikken niet over deze specifieke veerbelaste constructie. Bij excentriciteit is de compressie aan één zijde te groot, wat leidt tot warmteontwikkeling en verhoogde slijtage; aan de andere zijde is de compressie onvoldoende, waardoor lekkage gemakkelijk optreedt. Het beschermingsontwerp van Apple Rubber voor roterende O-ringen vermeldt ook dat relatieve beweging uitsluitend mag optreden tussen de binnendiameter van de O-ring en de roterende as, en dit moet worden voorkomen door de concentriciteit van de as, de oppervlakteafwerking van de as en de staat van de groefoppervlakte te beheersen.

6. Wanneer kunnen O-ringen worden gebruikt voor roterende afdichtingen?

Dat is mogelijk, maar de randvoorwaarden moeten streng zijn en het is aan te raden om dit via daadwerkelijke levensduurtesten te bevestigen. Relatief geschikte scenario's omvatten:

Apple Rubber’s aanbevelingen voor het ontwerp van roterende O-ringen geven maatregelen om het risico op storing te verlagen, zoals het vergroten van de vloeistofstroom om warmte af te voeren, het kiezen van hoogwaardig zelfsmerend materiaal, het beperken van de druk, het vermijden van extreme temperaturen en het proberen de smerende vloeistof dichtbij te houden. In de gegevens wordt 180 oppervlaktevoet per minuut genoemd als een waarde boven welke speciale constructiemaatregelen vereist zijn om dit specifieke toepassingscenario te voorkomen; deze waarde komt overeen met ongeveer 0,91 m/s; deze waarden dienen te worden beschouwd als richtlijnen voor specifiek ontwerp, niet als universele limieten voor alle materialen en alle constructiecombinaties.

7. Wanneer zijn O-ringen niet de eerste keuze?

De volgende situaties adviseren om direct over te stappen op skeletolafdichtingen, V-ringen, lipafdichtingen, PTFE-draaiende afdichtingen of mechanische afdichtingen:

8. Hoe verschillende alternatieve oplossingen te selecteren?

Kooiolieaansluiting / radiale asaansluiting

Geschikt voor de meest voorkomende roterende assen: reductoren, motoren, pompen, wielnabeën, landbouwmachines, bouwmachines. Het voordeel is de volwassen constructie, beheersbare kosten en gestandaardiseerde installatie, waarmee oliebehoud, stofwerendheid en relatief stabiel contact via lip en veeronderhoud worden geboden. De technische beschrijving van radiale asaansluitingen van Freudenberg stelt dat betrouwbare afdichting, zeer betrouwbare prestaties, media-compatibiliteit, lage wrijving en eenvoudige installatie belangrijke vereisten zijn voor radiale asaansluitingen.

V-ring

Geschikt voor stofpreventie, weerstand tegen modder en water, waterdichtheid, axiale afdichting aan de uiteinde van een vlak en bescherming tegen externe verontreiniging. V-rings draaien meestal mee met de as, en de lip maakt axiaal contact met een vaste eindvlak; niet geschikt voor hoge drukverschillen, maar zeer geschikt voor aanvullende externe bescherming of aanvullende afdichting.

Lipafdichting / PTFE-draaiende afdichting

Geschikt voor hoge snelheid, lage wrijving, hoge temperatuur, chemische media, lage lekkage of ruimtebeperkte toepassingen. Met name O-ring-gevoede PTFE-draaiende afdichtingen: in wezen is dit niet eenvoudigweg een 'naakte O-ring tegen de as', maar zorgt de O-ring voor een elastische voorbelasting, terwijl de PTFE-lip verantwoordelijk is voor het opwekken van wrijving met de roterende as. De productlijn draaiende afdichtingen van Trelleborg omvat inderdaad O-ring-gevoede PTFE-draaiende afdichtingen.

Mechanische sluiting

Geschikt voor pompen, roerders, compressoren en andere roterende apparaten die hogere eisen stellen aan lekdichtheid, druk, corrosieve media of langdurige bedrijfsomstandigheden. De afdichting vindt plaats via wrijvingsparen aan het uiteinde, niet via een rubberen ring die direct tegen de roterende as wordt gedrukt. O-ringen kunnen binnen mechanische afdichtingen worden gebruikt, maar meestal als hulpstatische afdichtingen of compenserende afdichtingen, niet als hoofdrotatie-wrijvingsafdichting.

9. Parameters die moeten worden gevraagd bij offerteaanvragen of technische afstemming met klanten

Voordat wordt beoordeeld of een O-ring geschikt is voor rotatieafdichting, dient ten minste de volgende informatie te worden bevestigd:

10. Samenvatting van de kernvisie

O-ringen zijn niet ongeschikt voor roterende afdichting, maar zijn niet geschikt om standaard als primaire afdichting voor roterende assen te worden gebruikt. Het belangrijkste risico ligt op het gebied van: wrijvingswarmte, onvoldoende smering, verdraaiing\/omrollen, slijtage en krassen, asbeweging die ongelijkmatig contact veroorzaakt, permanente vervorming door compressie en onstabiele levensduur.

Het meer gefundeerde principe in de techniek is:

Voor statische afdichtingen hebben O-ringen prioriteit; voor continue roterende assen hebben lipafdichtingen, gesteelde olieafdichtingen, V-ringen of mechanische afdichtingen prioriteit; blootgestelde O-ringen worden uitsluitend gebruikt bij lage snelheid, lage druk, voldoende smering en scenario’s waarbij het risico kan worden geverifieerd.