Pierścień uszczelniający przeciwpyłowy (pierścień przeciwpyłowy) Funkcja i charakterystyka działania
Pierścień przeciwpyłowy jest istotnym elementem uszczelniającym rdzeń końcówki tłoczyska cylindra hydraulicznego. Wszystkie standardowe zespoły cylindrów hydraulicznych muszą zawierać pierścienie uszczelniające. Podczas suwu cofania tłoczyska zewnętrzna warga pierścienia przeciwpyłowego usuwa zanieczyszczenia zewnętrzne, takie jak błoto, kurz, gruz, mgła wodna i cząstki metalu przylegające do zewnętrznej ścianki tłoczyska, zapobiegając przedostawaniu się zanieczyszczeń do wnęki oraz zadrapaniom i zużyciu głównego pierścienia uszczelniającego i tulei prowadzącej przez twarde cząstki. Kompozytowy pierścień przeciwpyłowy o podwójnym działaniu łączy w sobie funkcję uszczelnienia przeciwpyłowego i pomocniczego. Zewnętrzna warga przeciwpyłowa wychwytuje zanieczyszczenia zewnętrzne, podczas gdy wewnętrzna pomocnicza warga uszczelniająca zdrapuje nadmiar filmu olejowego przylegającego do powierzchni tłoczyska, pozostawiając odpowiednią grubość filmu oleju smarującego, zmniejszając wyciek oleju hydraulicznego i poprawiając ogólną niezawodność uszczelnienia wnęki.
Uszczelki przeciwpyłowe są krytycznymi elementami ochrony układu hydraulicznego. Jeśli pył przedostanie się do komory hydraulicznej, nie tylko przyspiesza nieprawidłowe zużycie i awarię głównego uszczelnienia, ale także uszkadza tuleję prowadzącą i powierzchnie robocze tłoczyska. Oddzielone zanieczyszczenia zmieszane z olejem hydraulicznym mogą następnie przedostać się do precyzyjnych elementów układu hydraulicznego, takich jak pompa hydrauliczna, zawór kierunkowy i zawór nadmiarowy, powodując zakleszczenie rdzenia zaworu, uszkodzenie wewnętrznych elementów rozprowadzających przepływ pompy, nadmierny wyciek wewnętrzny oraz nietypowe dźwięki i nieprawidłowe działanie. W ciężkich przypadkach może to bezpośrednio prowadzić do awarii i wyłączenia elementów hydraulicznych. Odpowiednie uszczelnienie przeciwpyłowe może precyzyjnie usunąć zanieczyszczenia stałe z zewnętrznej ścianki tłoczyska, zachowując jednocześnie niewielką ilość filmu oleju smarującego na powierzchni tłoczyska. Pozostały film olejowy zapewnia smarowanie cieczą pomiędzy wargą uszczelniającą a tłoczyskiem, znacznie zmniejszając straty tarcia na sucho na krawędzi i wydłużając żywotność całego zespołu uszczelniającego.
Konstrukcja uszczelnienia przeciwpyłowego musi uwzględniać zarówno dynamiczne dopasowanie do wału, jak i statyczne uszczelnienie w rowku: wymiary zewnętrzne muszą odpowiadać zewnętrznej średnicy tłoczyska, aby zapewnić dynamiczne usuwanie pyłu i uszczelnienie; zewnętrzna średnica pierścienia zewnętrznego musi dokładnie pasować do rowka montażowego, aby zapobiec pojawianiu się szczelin i zanieczyszczeń na pierścieniu zewnętrznym w wyniku skurczu w niskiej temperaturze i uderzenia ciśnienia oleju.
1. Wydajność dynamiczna
Wysokiej jakości warga uszczelnienia przeciwpyłowego musi utrzymywać stabilną i kontrolowaną promieniową siłę docisku, aby zapewnić ścisłe dopasowanie do powierzchni tłoczyska przez cały skok. Aby osiągnąć tę wydajność, preferowanym wyborem są materiały polimerowe o wysokiej twardości i wysokiej elastyczności. **Poliuretan (PU) Shore 94A** to główny materiał na uszczelnienia przeciwpyłowe, charakteryzujący się wysokim modułem, doskonałą odpornością na zużycie, odpornością na odkształcenia przy wyciskaniu, odpornością na zanurzenie w oleju mineralnym oraz odpornością na korozję błotną i wodną. Nadaje się do temperatur otoczenia w zakresie od -40 ℃ do +100 ℃ i ma szerokie zastosowanie w większości warunków pracy w maszynach inżynieryjnych, wtryskarkach, cylindrach górniczych i metalurgicznym sprzęcie hydraulicznym. Zmodyfikowane gatunki poliuretanów można również rozszerzyć na krótkotrwałe warunki wysokiej temperatury do 120 ℃.
2. Wydajność instalacji statycznej
Bezramowe uszczelnienia przeciwpyłowe jednostronnego działania, montowane przy użyciu otwartych rowków, często mają luźną konstrukcję, opartą wyłącznie na kontakcie pomiędzy wargą uszczelniającą a tłoczyskiem w celu wytworzenia pyłoszczelnej siły docisku. Pomiędzy zewnętrznym pierścieniem uszczelki przeciwpyłowej a wewnętrzną ścianką rowka nie ma wstępnego dokręcenia. Gdy temperatura otoczenia spada, mieszanka gumowa kurczy się, powodując kurczenie się zewnętrznej średnicy uszczelki przeciwpyłowej. Tworzy to pierścieniową szczelinę pomiędzy pierścieniem zewnętrznym a ścianką rowka, umożliwiając łatwe przedostawanie się zewnętrznego błota, wody i pyłu do cylindra. Na etapie projektowania produktu konieczna jest kompensacja projektu poprzez optymalizację pasowania wciskowego średnicy zewnętrznej, modyfikację składu mieszanki gumowej i pogrubienie struktury przekroju poprzecznego, aby uniknąć uszkodzeń w niskich temperaturach i wnikania pyłu. W przypadku trudnych warunków pracy przy wysokim ciśnieniu i niskiej temperaturze preferowane są uszczelnienia przeciwpyłowe z zewnętrznym szkieletem metalowym, aby wyeliminować potencjalne ryzyko związane z przerwami w rowkach.
II. Przegląd uszczelek kompozytowych cylindrów hydraulicznych
W kompozytowych uszczelnieniach cylindrów hydraulicznych często stosuje się ułożoną w stos strukturę O-ringów i uszczelek wargowych o nieregularnym kształcie. O-ring pełni rolę elastycznej podstawy napięcia wstępnego w połączeniu z uszczelkami kwadratowymi, w kształcie litery U, w kształcie Y, w kształcie YX i niestandardowymi uszczelkami o nieregularnym kształcie. Odbicie pierścienia uszczelniającego pod ciśnieniem w sposób ciągły zapewnia promieniowe napięcie wstępne uszczelki wargowej, dostosowując się do złożonych warunków pracy cylindra, takich jak średnio-wysokie ciśnienie, ciśnienie zmienne i ruch posuwisto-zwrotny o dużej i niskiej prędkości. Jest to główne rozwiązanie uszczelniające dla cylindrów hydraulicznych o dużej wytrzymałości.
1. Uszczelka w kształcie litery U
Uszczelnienia w kształcie litery U to klasyczne uszczelnienia wargowe wału/otworu do cylindrów hydraulicznych, odpowiednie do tłoczysk i uszczelnień tłoków. W warunkach niskiego ciśnienia uszczelnienie styku uzyskuje się poprzez pasowanie wciskowe wargi, co skutkuje małą powierzchnią styku uszczelniającego i niskim początkowym oporem tarcia. Wraz ze wzrostem średniego ciśnienia ciśnienie oleju przedostaje się do wewnętrznej wnęki pierścienia w kształcie litery U, wypychając wargę na zewnątrz. Zwiększa to sprężyste odkształcenie wargi, a promieniowa siła zaciskania wzrasta synchronicznie z ciśnieniem, stale poszerzając powierzchnię styku uszczelniającego, aż cała ściana boczna pierścienia w kształcie litery U całkowicie przylega do powierzchni uszczelniającej, uzyskując niezawodne uszczelnienie pod wysokim ciśnieniem.
Wady: Uszczelki w kształcie litery U są podatne na skręcanie, toczenie i niewspółosiowość, gdy występują same naciski łożyska. W warunkach wysokiego ciśnienia należy je połączyć z odpornymi na zużycie pierścieniami ustalającymi/pierścieniami wsporczymi z brązu cynowego w celu ograniczenia ruchu. Opór tarcia znacznie wzrasta wraz ze wzrostem ciśnienia medium. Są one najczęściej stosowane w niskociśnieniowych i wolnoobrotowych cylindrach tłokowych, takich jak cylindry lekkich maszyn rolniczych i małe cylindry hydrauliczne mocujące.
2. Pierścień uszczelniający w kształcie litery Y
Uszczelnienie to zapewnia szczelność poprzez ścisłe przyleganie dwóch otwartych warg do powierzchni uszczelniającej cylindra/tłoczyska. Można go stosować samodzielnie w standardowych warunkach pracy, bez dodatkowego pierścienia ustalającego. Jego wszechstronne zalety obejmują doskonałe właściwości uszczelniające, niskie tarcie podczas pracy, odporność na zmienne ciśnienie, płynną pracę i długą żywotność. Nadaje się do cylindrów hydraulicznych o dużej średnicy, długim skoku i szybkich cylindrach hydraulicznych o zmiennym ciśnieniu i jest szeroko stosowany w głównych cylindrach hydraulicznych maszyn budowlanych i cylindrach hydraulicznych urządzeń sanitarnych.
3. Pierścień uszczelniający w kształcie YX
Pierścień uszczelniający typu YX to zmodyfikowany pierścień Y o przekroju poprzecznym o zwiększonej wysokości i stosunku wysokości do szerokości > 2. Rozróżnia się YX do zastosowania na wale (uszczelnienie tłoczyska) i YX do zastosowania w otworze (uszczelnienie tłoka). Wysokości warg uszczelniających po obu stronach są nierówne (warga robocza jest wyższa, a warga nierobocza niższa i bardziej ograniczająca). Dziedzicząc wszystkie zalety uszczelniające pierścieni Y, niedziałająca dolna warga odgrywa rolę ograniczającą i zapobiegającą przewróceniu. Można go złożyć samodzielnie, aby zapobiec zwijaniu się i skręcaniu. Wytrzymałość na nacisk i stabilność przy dużych prędkościach zostały znacznie ulepszone. Nadaje się do siłowników hydraulicznych o dużej wytrzymałości, pracujących pod wysokim ciśnieniem, zmiennym ciśnieniem oleju o wysokiej częstotliwości i szybkim ruchu posuwisto-zwrotnym. Jest to preferowane uszczelnienie cylindrów w górnictwie, pojazdach ciężkich i sprzęcie metalurgicznym.