Materjalide, tõrkemehhanismide ja tehnilise valideerimise praktiline töökindluse juhend
Vedeliku toitesüsteemid – hüdraulika ja pneumaatika – on kaasaegse tööstuse 'lihased ja närvid'. Nad edastavad energiat läbi survestatud vedeliku suletud ahelas ja tihendid on takistuseks, mis hoiab selle ahela suletuna . Kui tihendamine ebaõnnestub, on tulemuseks harva 'lihtsalt väike leke': võite kiiresti saada rõhu ebastabiilsuse, saastumise, täiturmehhanismi rikke ja planeerimata seisakuid.
Kõigist tihenditüüpidest on O-rõngad endiselt kõige laialdasemalt kasutatavad vedeliku jõul, kuna need on lihtsad, kulutõhusad ja pakuvad kahesuunalist tihendit . Kuid töökindluse seisukohast ei ole elastomeerid ühekordselt kasutatavad tarvikud. Kõrge rõhu all võivad tihendid välja pressida; kõrgel temperatuuril lagunevad elastomeerid keemiliselt ja tekivad kokkusurumine ; äärmise külma korral tõmbuvad materjalid kokku ja kaotavad kontaktpinge. Seetõttu polümeeride keemiat + segamist + tegelikke töötingimusi . on iga hüdroinseneri, hooldusjuhi ja originaalseadmete tootjate ostja jaoks oluline mõista
See juhend koondab materjaliteaduse põhitõed, levinumad rikete mehhanismid ja kinnitusstandardid, mida saate kasutada usaldusväärsuse esmase tihendusstrateegia koostamiseks – eriti raskeveokite hüdraulika puhul, mida kasutatakse Vene- ja hispaaniakeelsete piirkondade Belt & Roadi turgudel..
1) Miks on elastomeeri valik süsteemi töökindluse otsus (mitte varuosa otsus)
Hüdraulikasüsteem on kett. Kui tihend on nõrk lüli, võib rike kaskaadina:
Väike nutt → õli kadu ja majapidamisprobleemid
Õlikile + tolm → abrasiivne sissepääs → klapipooli skoor
Saastumine → pumba kulumine → kogu süsteemi rike
Seisakud → kõrge remondikulu + tootmiskadu + ohutusrisk
Paljudel tegelikel juhtudel muutub odav tihendi valik kulukaks hoolduseks, sest leke on sageli töökindluse sügavama halvenemise esimene sümptom..
Kui tihendid on praktikas kõige olulisemad:
Hüdraulika silindrid (varraste tihendid, kolvitihendid, staatilised O-rõngad)
Hüdraulilised ventiilid (kassettventiilid, proportsionaalsed ventiilid, suunaventiilid)
Hüdraulikapumbad ja mootorid (võllitihend, staatiline porditihend)
Hüdraulikavoolik ja liitmikud (O-rõngastihendid, liimitud tihendid, adapterid, kiirliitmikud)
Kui teie rakendus hõlmab voolikukomplekte või kiirühendusi, peab tihendusstrateegia olema joondatud teie hüdrovoolikute, hüdroliitmike ja kiirühendustega – piirkondadega, kus vibratsiooni, termilise tsükli ja koostu varieeruvuse tõttu tekib sageli leke.
2) Elastomeeri materjaliteaduse põhitõed: polümeer + koostis + kõvenemissüsteem
Vedeliku jõu puhul märgistavad inimesed sageli materjale ainult polümeeride perekonna järgi: NBR, FKM, EPDM, HNBR . Kuid lõplik jõudlus sõltub kogu ühendist , sealhulgas:
Isegi sama 'perekonna' piires võivad erinevad klassid käituda väga erinevalt, olenevalt molekulaarstruktuurist, monomeeride vahekorrast (nt ACN sisaldus NBR-is) ja kõvenemise tüübist.
2.1 Polaarsus ja 'sarnasus lahustab sarnase'
Elastomeeri ja hüdraulikavedeliku ühilduvust mõjutab tugevalt molekulaarne polaarsus.
NBR sisaldab polaarseid ACN-rühmi → hea vastupidavus mittepolaarsetele mineraalõlipõhistele hüdrovedelikele
EPDM on mittepolaarne → see võib mineraalõlides tugevalt paisuda , kaotades kiiresti mehaanilise tugevuse
Seetõttu võib EPDM olla ühes süsteemis 'suurepärane' ja teises süsteemis 'katastroofiline'.
2.2 Vulkaniseerimine: väävli ja peroksiidiga kõvenemine
Vulkaniseerimine muudab lineaarse polümeeri 3D-võrguks.
Väävliga kõvenemine : tugevad mehaanilised omadused ja väsimuskindlus, kuid võrgu ümberkorraldamise tõttu võib kõrgel temperatuuril olla suurem kokkusurumine.
Peroksiidkõvastumine : tugevamad C-C ristsidemed → parem soojusstabiilsus ja parem survetugevus, eelistatud suure jõudlusega ja kõrge temperatuuriga hüdrauliliste rakenduste jaoks.
2.3 Täiteained, kõvadus ja ekstrusioonikindlus
Kõrgsurvehüdraulika puhul on kõvadus teie esimene kaitse ekstrusiooni vastu.
70 Shore A on tavaline üldotstarbeline valik.
Kõrgema rõhu (ja suuremate tühikute) jaoks liiguvad insenerid sageli 90 Shore A-le ja/või kasutavad varurõngaid (PTFE, PEEK, nailon, täidetud PTFE).
Praktiline reegel: rõhk + kliirens + temperatuur otsustab, kas vajate 'ainult materjali' või 'materjali + ekstrusioonivastast struktuuri.'
3) Elastomeeride põhipered hüdrauliliseks tihendamiseks: mida ja millal kasutada
Allpool on praktiline, insenerikeskne materjalimaatriks. Kasutage seda lähtepunktina – seejärel kinnitage vedeliku ühilduvustestidega.
3.1 NBR (nitriil): mineraalõli hüdraulika tööhobune
Parim vaste: mineraalõli hüdraulikavedelikud (ISO HL/HM/HV; DIN HLP/HVLP)
Tüüpilised tugevused:
Suurepärane õlikindlus (mineraalõli, kütused, määrdeained)
Kulusäästlik ja laialdaselt kättesaadav
Sobib enamikule mobiilsetele hüdraulikatele
Tüüpiline vahemik:
Nõrkused:
Kasutusjuhtumid:
Ehitusmasinate hüdraulika
Standardsed silindrid, pumbad ja ventiilid
Liitmikud ja voolikuühendused mineraalõlisüsteemides
3.2 HNBR (hüdrogeenitud NBR): 'NBR täiendatud' soojuse, lisandite ja pikaealisuse jaoks
HNBR vähendab küllastumata sidemeid → oluliselt parem:
Millal NBR-ilt HNBR-ile üle minna?
Õli temperatuur ületab sageli ~100°C
Pikk kasutusiga on kriitiline
Lisanditerikkad vedelikud põhjustavad varajast NBR-i vananemist
Kasutusjuhtumid:
Kõrge töökindlusega tööstuslikud jõuallikad
Puurimine ja raskeveokite seadmed
Rakendused, kus seisakukulud on kõrged
3.3 FKM (fluoroelastomeer, nt Viton®): kõrgel temperatuuril ja keemiline stabiilsus
FKM on esmaklassiline valik tänu tugevatele C-F sidemetele:
Kuid FKM pole universaalne:
Võib laguneda tugevates alustes
Mõned amiinilisandid võivad olla problemaatilised
Ei sobi teatud fosfaatestri vedelike jaoks (olenevalt koostisest)
Kasutusjuhtumid:
Kõrge temperatuuriga tööstuslik hüdraulika
Gaasi suurendamise ja madala läbilaskvusega tihendusnõuded
Rasked keemilised keskkonnad (kui ühilduvad)
3.4 EPDM: õige lahendus tulekindlate vedelike jaoks (ja vale lahendus mineraalõli jaoks)
EPDM on sobiv elastomeer:
Kriitiline reegel:
Kasutusjuhtumid:
Tulekindlad hüdrosüsteemid
Välisõhu pneumaatilised/hüdraulilised süsteemid, mis vajavad ilmastikukindlust
Pidurivedeliku ahelad ja teatud polaarvedeliku rakendused
3.5 VMQ (silikoon) ja FVMQ (fluorosilikoon): eriotstarbelised valikud
VMQ : väga lai temperatuurivahemik, kuid kehv kulumine ja mehaaniline tugevus → enamasti staatiline tihendus, elektroonika paigaldamine.
FVMQ : silikoontemperatuuri eelised + parem õlikindlus → lennukikütusesüsteemid, külmapiirkonna sõidukid, madala temperatuuriga paindlikkust vajavad membraanventiilid pluss õlikindlus.
4) Hüdrauliliste tihendite rikkemehhanismid: tehniline diagnostika
Tihendi rikked on tavaliselt mitmefaktorilised: materjal + geomeetria + vedelik + keskkond.
4.1 Ekstrusioon ja näksimine (kõrgrõhk + kliirens)
O-rõngad käituvad rõhu all peaaegu kokkusurumatult. Kui riistvaraline vahe on liiga suur, saab elastomeeri jõuga pilusse suruda ja seejärel liikumise ajal lõigata – 'näksimine'.
Ennetamise kontrollnimekiri:
Vähendage kliirensit ja pingutage tolerantse
Suurenda kõvadust (nt 90 Shore A)
Lisage varurõngad (PTFE/nailon/täidetud PTFE) madalrõhu poolele
Mõelge balloonide liittihendi kujundusele
4.2 Tihenduskomplekt: kui 'elastne mälu' kaob
Tihend peab hoidma kontaktpinget kõrgemal kui vedeliku rõhk. Aja jooksul muudavad kuumuse, vedeliku mõjud ja liigne kokkusurumine polümeerivõrku, tasandades tihendi, kuni kontaktpinge langeb nullilähedaseks → leke.
Mis juhib tihenduskomplekti:
Kõrge temperatuur ja pikk kokkupuude
Kehv kõvendussüsteemi valik
Vale pigistussuhe / nääre konstruktsioon
Vedelike lisandite keemiline rünnak
Kõrge töökindlusega praktika:
Käsitle tihenduskomplekti kui võtme usaldusväärsuse KPI-d , mitte laborinumbrit.
Kriitiliste süsteemide jaoks määrake ranged piirid ja kinnitage standardiseeritud katsemeetoditega.
4.3 Vedeliku koostoimed: pundumine, ekstraheerimine ja keemiline lagunemine
Õlis võivad elastomeerid:
Absorbeerida vedelikku → paisuda → kõvadustilgad
Kaovad plastifikaatorid/lisandid → tõmbuvad kokku ja muutuvad rabedaks
Läbima keemilise rünnaku → pragunemine, pehmenemine, tõmbetugevuse kaotus
Tehniline reegel:
4.4 Kiire gaasidekompressioon (RGD) ja vesiniku läbilaskvus
Kõrgsurve gaasi/vesiniku keskkonnas lahustub gaas elastomeeriks. Kiire rõhu vähendamise ajal paisub gaas seestpoolt, tekitades mikropragusid ja ville – mõnikord 'plahvatusohtlik' rike.
Levinud lähenemisviisid:
Valige madala läbilaskvusega materjalid (sageli teatud FKM-klassid)
Kasutage ülitugevaid ja kõvad elastomeere (nt 90 Shore HNBR)
Võimaluse korral kontrollige rõhu langust
Kinnitage rakenduse RGD-spetsiifiliste testimisprotokollidega
5) Sobitage hüdraulikavedeliku tüüp tihendimaterjaliga: praktiline valikumaatriks
Õigeks valimiseks alustage vedelikukategooriast (ISO/DIN) ja seejärel täpsustage temperatuuri, rõhu ja töötsükli järgi.
Ühine juhismaatriks:
Mineraalõlid (ISO HL/HM/HV; DIN HLP/HVLP): NBR (standard), HNBR (kõrgem temperatuur/pikem eluiga), FKM (väga kõrge temp)
Vesi-glükool (HFC): eelistatud EPDM; NBR võib kõrgematel temperatuuridel olla piiratud
Fosfaatestrid (HFD-R): EPDM on tavaliselt spetsiaalne vaste; äärmuslikel juhtudel võib vaja minna spetsiaalseid materjale
Biolagunevad estrid (HETG/HEES): HNBR on sageli tasakaalustatud valik; FKM suurema jõudluse tagamiseks, kui see ühildub
Kui teie seadmed kuumenevad (tavaliselt raskete ekskavaatorite suletud mootoriruumides), on NBR-ilt HNBR-ile üleminek sageli kõige otsesem viis lekete vähendamiseks, hooldusintervallide stabiliseerimiseks ja omamise kogukulude parandamiseks.
6) Kontrollistandardid, mis kaitsevad usaldusväärsust (ja hankeid)
Kui ostate pitsereid ainult andmelehe alusel, mängite hasartmänge. Usaldusväärsusele keskendunud meeskonnad kasutavad standardiseeritud valideerimist, et muuta 'turundusväited' tehnilisteks tõenditeks.
Peamised standardid, mida peate teadma:
ISO 3601 : O-rõngaste suurused, tolerantsid ja pinnadefektide klassifitseerimine
ASTM D471 : vedeliku sukelduskatse (mahu muutus, kõvaduse muutus, massi muutus)
ASTM D395 : tihenduskomplekti hindamine
ISO 48-2 (IRHD) : kõvaduse testimine kõverate osade puhul parema korratavusega kui Shore A paljudel juhtudel
ISO 2230 : ladustamistingimused ja säilivusaja juhised
Hanke parim tava:
Nõuda sukeldumistesti tulemusi täpses hüdraulikavedelikus või dokumenteeritud ekvivalendis.
Seadistage helitugevuse muutuse ja kõvaduse nihke aktsepteerimise/keeldumise künnised, mis on joondatud teie töötsükliga.
Kõrgsurveballoonide puhul kontrollige ekstrusioonikindlust tegelike kliirensi ja rõhutingimustega, mitte ainult labori kupongidega.
7) Ladustamine ja elutsükli haldamine: tihendid võivad enne paigaldamist 'vananeda'.
Elastomeerid hakkavad vananema kohe, kui kõvenemine on lõppenud. Halb hoiustamine võib tihendid rikkuda juba ammu enne, kui need masinasse jõuavad.
Salvestuspõhimõtted (ühildatud ISO 2230 loogikaga):
Temperatuur: kontrollitud mõõdukas vahemik; vältige soojusallikaid
Niiskus: vältige äärmusi (liiga kuiv või liiga märg)
Valgus ja osoon: hoida eemal UV-kiirgusest, otsesest päikesevalgusest ja kõrgepingeseadmetest
Vältige stressi: ärge riputage O-rõngaid konksude külge; vältida püsivat deformatsiooni
Elutsükli kaasavõtt:
8) Õppetund: kuidas 'väikesest lekkest' saab süsteemitõrge
Üldine raskete seadmete muster:
Silindri vardale ilmub väike õlikile.
Tolm kleepub kile külge → suureneb abrasiivse saastumise oht.
Klaasipuhastid ei saa sõmeraid täielikult eemaldada → osakesed sisenevad süsteemi.
Klapipoolid ja pumbakomponendid kuluvad → jõudlus langeb.
Süsteem vajab kapitaalremonti, loputamist ja komponentide väljavahetamist.
Usaldusväärsuse õppetund:
9) Praktilised soovitused originaalseadmete tootjatele, hooldusmeeskondadele ja ostjatele
Kasutage seda 'minimaalselt suletud ahela' meetodit:
Määrake täpselt vedelik (ISO/DIN-kategooria + lisaaine tüüp).
Määrake tihendusliideses tegelik temperatuuriga kokkupuude (mitte ainult paagi temperatuur).
Hinnake rõhku + kliirensit ja otsustage, kas vajate varurõngaid või liittihendeid.
Kinnitage standardsete testidega (kümblus + kompressioon seatud asjakohasele temperatuurile).
Kontrollige enne hooldust tihendi kaitsmiseks ladustamis-, monteerimis- ja paigaldustavasid.
Kui see on ühendatud hüdrauliliste komponentide hankimisega:
Kui tarnite terviklikke hüdraulikalahendusi – hüdropumbad, hüdromootorid, hüdroventiilid, hüdrosilindrid, hüdrovoolikud ja liitmikud –, peaks tihendusstrateegia olema ühtlane kogu süsteemis. Näiteks peab vooliku otsa tihend (O-rõnga tihend, liimitud tihend) vastama samale vedeliku/temperatuuri tegelikkusele nagu silindri- ja klapitihendid, et vältida 'nõrgeima lüli' leket.
Kui teie kliendid tegutsevad Venemaal/SRÜ või hispaaniakeelsetel Belt & Roadi turgudel, tasub kahetasandiline tihendusvõimalus : hinnapakkumistes standardida
Standard: NBR tüüpiliste mineraalõlitingimuste jaoks
Täiendus: HNBR kõrge temperatuuri / pika tööea tagamiseks
… ja pakkuge FKM/EPDM-i ainult siis, kui vedelik ja keskkond seda tõesti õigustavad.
KKK
K1: milline O-rõnga materjal on standardsete mineraalõli hüdraulikasüsteemide jaoks parim (DIN HLP/HVLP)?
V: Enamikus mineraalõlisüsteemides on NBR standardvalik. Kui õli temperatuur on sageli üle ~100°C või on vajalik pikk kasutusiga, on HNBR tavaliselt parem uuendus.
Q2: Kas EPDM-tihendeid saab kasutada mineraalõliga hüdrosüsteemides?
V: Ei. EPDM-i ei tohi kasutada koos mineraalõliga , kuna see võib tugevalt paisuda ja kaotada tugevust, põhjustades kiiret leket ja rikkeid.
K3: Millal peaksin FKM-i (Viton®) kasutama hüdroseadmetes?
V: Kasutage FKM-i , kui on vaja kõrget temperatuuri, madalat gaasi läbilaskvust või keemilist vastupidavust – pärast seda, kui olete veendunud, et see sobib teie konkreetse vedeliku ja lisanditega.
Q4: Mis põhjustab kõrgsurvesilindrites O-rõnga väljapressimist?
V: Väljapressimine toimub tavaliselt siis, kui rõhk on kõrge ja riistvara kliirens on liiga suur , võimaldades elastomeeri suruda pilusse ja lõigata liikumise ajal. Suurema kõvadusega ja varurõngad on levinud lahendused.
K5: milline test on kõige kasulikum, et kinnitada tihendi ühilduvust hüdraulikavedelikuga?
V: ASTM D471 keelekümblustesti kasutatakse laialdaselt turse, kõvaduse muutuse ja massi/mahu muutuse hindamiseks pärast kokkupuudet konkreetse vedelikuga temperatuuril.
K6: Mida peaksin tihendite puhul jälgima külmades piirkondades (nt Siberis) töötavate masinate puhul?
V: Madal temperatuur võib vähendada paindlikkust ja kontaktstressi. Valige materjalid ja klassid, millel on tõestatud toimivus madalatel temperatuuridel, ja kinnitage need tegelikes töötingimustes (dünaamiline tihendamine on nõudlikum kui staatiline).
K7: Kuidas vähendada hüdraulika lekkeid vooliku ja liitmiku ühendustes?
V: Veenduge, et tihendi materjal vastaks vedelikule, juhtsõlme pöördemomendile ja pinnaviimistlusele ning standardiseerige ühendustüübid. Ühtlase kvaliteediga hüdrovoolikute ja liitmike kasutamine vähendab lekkeohtu autoparkide vahel.
K8: Kas tihenditel on enne paigaldamist säilivusaeg?
V: Jah. Elastomeerid vananevad aja jooksul. Hea ladustamine (kontrollitud temperatuur, madal kokkupuude osooni/UV-kiirgusega, deformatsiooni puudumine) on varajase rikke vältimiseks hädavajalik.
