Vòng đệm O-ring bằng NBR và PU chịu áp lực cao dành cho máy xúc thủy lực và xe tải đổ thải khai thác mỏ

Công suất khổng lồ của máy đào thủy lực và xe tải chở quặng hạng siêu nặng (xe tải vận chuyển) bắt nguồn từ các hệ thống thủy lực hoạt động ở áp suất thường dao động trong khoảng từ 300 đến 500 bar. Những hệ thống này đóng vai trò như hệ tuần hoàn của máy, cung cấp năng lượng cho mọi chức năng — từ chuyển động cần và gầu đào đến đánh lái và phanh. Các gioăng làm kín trong môi trường này phải chịu đựng liên tục áp lực cao, các đỉnh áp suất đột ngột (tải sốc), nhiệt độ cao (do cả điều kiện môi trường xung quanh lẫn sự nén của chất lỏng) và chuyển động động học không ngừng. Sự cố hỏng hóc có thể dẫn đến mất công suất, gây ô nhiễm môi trường và hư hỏng nghiêm trọng toàn bộ hệ thống.

Nitrile (NBR) vẫn là vật liệu làm phớt kín phổ biến nhất cho các hệ thống thủy lực sử dụng dầu thủy lực gốc khoáng tiêu chuẩn (loại HLP). Vật liệu này mang lại tỷ lệ chi phí trên hiệu suất xuất sắc, với khả năng chống chịu tốt đối với dầu thủy lực, dải nhiệt độ phù hợp cho hầu hết các ứng dụng và các đặc tính cơ học đủ đáp ứng yêu cầu. Đối với nhiều phớt tĩnh (vòng đệm O-ring tại các đầu nối cổng, gioăng mặt bích) và các ứng dụng động ít khắt khe hơn, NBR hoàn toàn thích hợp. Các hợp chất tiêu chuẩn như độ cứng 70 Shore A hoặc 90 Shore A được lựa chọn dựa trên thiết kế rãnh lắp đặt (gland) và áp suất.

Tuy nhiên, trong các ứng dụng xi-lanh động quan trọng nhất, —đặc biệt là phớt piston và phớt trục trong các xi-lanh nâng và nghiêng cỡ lớn, —Polyurethane (PU hoặc AU) thường là vật liệu được ưu tiên lựa chọn. Các elastomer polyurethane không phải là cao su mà là các polymer có cấu trúc khác biệt đáng kể, nhờ đó sở hữu những đặc tính vượt trội:

· Khả năng chống mài mòn và ép lồi cực cao: Đây có thể coi là các gioăng polymer chịu mài mòn tốt nhất hiện có, có khả năng chịu được tải ngang và tiếp xúc kim loại–kim loại tiềm ẩn trong các xi-lanh cỡ lớn, hành trình dài.

· Độ bền kéo cao và khả năng chịu tải vượt trội: Chúng có thể chịu được áp suất rất cao mà không bị biến dạng hay bị ép lồi (extruding) vào các khe hở.

· Khả năng chống xé xuất sắc.

  Nhược điểm của chúng là dải nhiệt độ hoạt động hạn chế hơn (thường từ -40 °°C đến +100 °°C) và khả năng chống nước nóng, hơi nước và một số hóa chất kém. Chúng chủ yếu được sử dụng với dầu thủy lực.

Các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) như Caterpillar, Komatsu và Hitachi cung cấp các sổ tay bảo dưỡng chi tiết, nêu rõ bộ gioăng cụ thể cho từng mẫu xi-lanh. Các bộ gioăng này thường bao gồm sự kết hợp nhiều vật liệu: PU cho gioăng chịu áp lực chính, NBR cho gioăng phụ và gioăng gạt, và đôi khi có thêm các vòng đỡ PTFE cho các ứng dụng áp suất cực cao.

Sự xuất hiện của thiết bị khai thác tự hành và điều khiển từ xa tại khu vực Pilbara của Úc cũng như tại một số mỏ ở Hoa Kỳ làm gia tăng thêm một lớp độ phức tạp. Độ tin cậy của phớt trở nên quan trọng hơn bao giờ hết, bởi vì rò rỉ trên phương tiện không người lái có thể không được phát hiện cho đến khi gây ra sự cố, dẫn đến chi phí tốn kém cho việc chẩn đoán từ xa và triển khai đội sửa chữa. Các chiến lược bảo trì dự báo—sử dụng cảm biến để giám sát mức độ sạch của dầu thủy lực, nhiệt độ và xu hướng áp suất—được tích hợp với dữ liệu tuổi thọ phớt nhằm lên lịch thay thế trong các cửa sổ bảo trì đã được lên kế hoạch trước, qua đó tối đa hóa thời gian sẵn sàng vận hành của máy móc trong các hoạt động vốn đầu tư lớn và diễn ra liên tục 24/7.