وظيفة حلقة ختم الغبار (حلقة الغبار) وخصائص الأداء
تعد حلقة الغبار عنصرًا أساسيًا في منع التسرب لنهاية قضيب المكبس في الأسطوانة الهيدروليكية. يجب أن تشتمل جميع مجموعات الأسطوانات الهيدروليكية القياسية على حلقات مانعة للتسرب من الغبار. أثناء شوط تراجع قضيب المكبس، تعمل الحافة الخارجية لحلقة الغبار على إزالة الملوثات الخارجية مثل الطين والغبار والحطام ورذاذ الماء والجزيئات المعدنية الملتصقة بالجدار الخارجي لقضيب المكبس، مما يمنع الشوائب من دخول التجويف ويتجنب الخدوش والتآكل على حلقة الختم الرئيسية وغطاء التوجيه بواسطة الجزيئات الصلبة. تدمج حلقة الغبار المركبة مزدوجة المفعول وظائف منع تسرب الغبار والمساعدات. تعترض شفة الغبار الخارجية الملوثات الخارجية، في حين تقوم شفة الختم المساعدة الداخلية بكشط طبقة الزيت الزائدة الملتصقة بسطح قضيب المكبس، مما يترك سماكة مناسبة لطبقة زيت التشحيم، مما يقلل من تسرب الزيت الهيدروليكي، ويحسن موثوقية إغلاق التجويف بشكل عام.
تعتبر موانع الغبار مكونات مهمة لحماية النظام الهيدروليكي. إذا دخل الغبار إلى التجويف الهيدروليكي، فإنه لا يؤدي فقط إلى تسريع التآكل غير الطبيعي وفشل الختم الرئيسي، بل يؤدي أيضًا إلى إتلاف غلاف التوجيه وأسطح عمل قضيب المكبس. يمكن للشوائب المنفصلة الممزوجة بالزيت الهيدروليكي أن تدخل المكونات الهيدروليكية الدقيقة مثل المضخة الهيدروليكية، والصمام الاتجاهي، وصمام التنفيس، مما يتسبب في تشويش قلب الصمام، وتلف مكونات توزيع التدفق الداخلي للمضخة، والتسرب الداخلي المفرط، والضوضاء والأعطال غير الطبيعية. في الحالات الشديدة، يمكن أن يؤدي ذلك مباشرة إلى فشل وإيقاف المكونات الهيدروليكية. يمكن لختم الغبار المؤهل إزالة الشوائب الصلبة بدقة من الجدار الخارجي لقضيب المكبس مع الاحتفاظ بكمية صغيرة من طبقة زيت التشحيم على سطح قضيب المكبس. يوفر فيلم الزيت المتبقي هذا تشحيمًا سائلًا بين شفة الختم وقضيب المكبس، مما يقلل بشكل كبير من فقدان الاحتكاك الجاف عند الشفة ويطيل عمر خدمة مجموعة الختم بأكملها.
يجب أن يأخذ تصميم مانع تسرب الغبار في الاعتبار كلا من التكيف الديناميكي مع العمود والختم الثابت في الأخدود: يجب أن تتطابق الأبعاد الخارجية مع القطر الخارجي لقضيب المكبس لتحقيق إزالة الغبار وختمه بشكل ديناميكي؛ يجب أن يتناسب القطر الخارجي للحلقة الخارجية بشكل صحيح مع أخدود التثبيت لمنع ظهور الفجوات والتلوث على الحلقة الخارجية تحت تأثير الانكماش الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة وضغط الزيت.
1. الأداء الديناميكي
يجب أن تحافظ شفة مانعة للغبار عالية الجودة على قوة تثبيت شعاعية ثابتة ويمكن التحكم فيها لضمان توافق محكم مع سطح قضيب المكبس طوال الشوط بأكمله. تعد مواد البوليمر عالية الصلابة والمرونة هي الخيار المفضل لتحقيق هذا الأداء. **Shore 94A البولي يوريثين (PU)** هو المادة الرئيسية لموانع تسرب الغبار، حيث يتميز بمعامل عالٍ، ومقاومة ممتازة للتآكل، ومقاومة للتشوه الناتج عن البثق، ومقاومة الغمر بالزيت المعدني، ومقاومة التآكل بالطين والماء. إنها مناسبة لدرجات الحرارة المحيطة التي تتراوح من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية، وقابلة للتطبيق على نطاق واسع في معظم ظروف العمل في الآلات الهندسية، وآلات القولبة بالحقن، وأسطوانات التعدين، والمعدات الهيدروليكية المعدنية. يمكن أيضًا تمديد درجات البولي يوريثين المعدلة إلى ظروف درجات الحرارة المرتفعة على المدى القصير والتي تصل إلى 120 درجة مئوية.
2. أداء التثبيت الثابت
غالبًا ما يكون لأختام الغبار أحادية المفعول بدون إطار، عند تجميعها باستخدام الأخاديد المفتوحة، بنية ملائمة فضفاضة، وتعتمد فقط على الاتصال بين شفة الختم وقضيب المكبس لتشكيل قوة التثبيت المقاومة للغبار. لا يوجد شد مسبق بين الحلقة الخارجية لختم الغبار والجدار الداخلي للأخدود. عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، ينكمش المركب المطاطي، مما يتسبب في انكماش القطر الخارجي لختم الغبار. يؤدي هذا إلى إنشاء فجوة حلقية بين الحلقة الخارجية وجدار الأخدود، مما يسمح للطين الخارجي والماء والغبار بالتسرب بسهولة إلى الأسطوانة. أثناء مرحلة تصميم المنتج، يلزم تعويض التصميم من خلال تحسين ملاءمة تداخل القطر الخارجي، وتعديل تركيبة مركب المطاط، وسماكة هيكل المقطع العرضي لتجنب عيوب التسرب في درجات الحرارة المنخفضة ودخول الغبار. بالنسبة لظروف التشغيل القاسية ذات الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة، يفضل استخدام موانع الغبار ذات الهيكل المعدني الخارجي للتخلص من المخاطر المحتملة لفجوات الأخدود.
ثانيا. نظرة عامة على الأختام المركبة للأسطوانة الهيدروليكية
غالبًا ما تستخدم الأختام المركبة للأسطوانة الهيدروليكية بنية مكدسة من الحلقات O وأختام الشفاه غير المنتظمة. تعمل الحلقة O كقاعدة مرنة للتحميل المسبق، جنبًا إلى جنب مع الأختام المربعة، على شكل U، على شكل Y، على شكل YX، وغير القياسية ذات الشكل غير المنتظم. يوفر ارتداد الحلقة O تحت الضغط بشكل مستمر تحميلًا مسبقًا شعاعيًا لختم الشفة، مما يتكيف مع ظروف تشغيل الأسطوانة المعقدة مثل الضغط المتوسط المرتفع، والضغط المتناوب، والحركة الترددية عالية السرعة المنخفضة. هذا هو حل الختم السائد للأسطوانات الهيدروليكية للخدمة الشاقة.
1. ختم على شكل حرف U
الأختام على شكل حرف U عبارة عن أختام كلاسيكية للعمود/التجويف من النوع الشفاهي للأسطوانات الهيدروليكية، وهي مناسبة لقضبان المكبس وتطبيقات ختم المكبس. في ظل ظروف الضغط المنخفض، يتم تحقيق إحكام التلامس من خلال تداخل الشفة، مما يؤدي إلى منطقة تلامس إحكام صغيرة ومقاومة احتكاك أولية منخفضة. مع زيادة الضغط المتوسط، يدخل ضغط الزيت إلى التجويف الداخلي للحلقة على شكل حرف U، مما يدفع الشفة إلى الخارج. وهذا يزيد من التشوه المرن للشفة، وتزداد قوة التثبيت الشعاعي بشكل متزامن مع الضغط، مما يؤدي إلى توسيع سطح التلامس الختم بشكل مستمر حتى يلتصق الجدار الجانبي الكامل للحلقة على شكل حرف U تمامًا بسطح الختم، مما يحقق ختمًا موثوقًا للضغط العالي.
العيوب: تكون الأختام على شكل حرف U عرضة للالتواء والتدحرج وعدم المحاذاة عند تحمل الضغط وحده. وفي ظل ظروف الضغط العالي، يجب إقرانها بحلقات الاحتفاظ/حلقات الدعم المصنوعة من برونز القصدير المقاومة للتآكل للحد من الحركة. تزداد مقاومة الاحتكاك بشكل ملحوظ مع زيادة الضغط المتوسط. يتم استخدامها في الغالب في الأسطوانات الترددية ذات الضغط المنخفض والسرعة المنخفضة، مثل أسطوانات الآلات الزراعية الخفيفة والأسطوانات الهيدروليكية الصغيرة.
2. حلقة الختم على شكل حرف Y
يحقق هذا الختم الختم من خلال التصاق شفتيه المفتوحتين بإحكام بسطح إغلاق قضيب المكبس/الأسطوانة. ويمكن استخدامه بمفرده في ظروف التشغيل القياسية دون الحاجة إلى حلقة احتجاز إضافية. وتشمل مزاياها الشاملة أداء الختم الممتاز، والاحتكاك المنخفض أثناء التشغيل، ومقاومة الضغط المتناوب، والتشغيل السلس، وعمر الخدمة الطويل. إنها مناسبة للأسطوانات الهيدروليكية ذات الضغط المتناوب ذات القطر الكبير والطويل والسرعة العالية، وتستخدم على نطاق واسع في الأسطوانات الهيدروليكية الرئيسية لآلات البناء والأسطوانات الهيدروليكية لمعدات الصرف الصحي.
3. حلقة الختم على شكل YX
حلقة الختم من النوع YX عبارة عن حلقة Y مقطع عرضي معدلة ومرتفعة الارتفاع مع نسبة ارتفاع إلى عرض> 2. وهي تميز بين استخدام العمود YX (ختم قضيب المكبس) واستخدام التجويف YX (ختم المكبس). ارتفاعات الشفاه الختمية على كلا الجانبين غير متناسقة (الشفة العاملة أعلى، والشفة غير العاملة أقل وأكثر تقييدًا). من خلال وراثة جميع مزايا الختم للحلقات على شكل حرف Y، تلعب الشفة المنخفضة غير العاملة دورًا مقيدًا ومضادًا للانقلاب. يمكن تجميعها بمفردها لمنع التدحرج والالتواء. تم ترقية قدرة تحمل الضغط والثبات عالي السرعة بشكل كبير. إنها مناسبة للأسطوانات الهيدروليكية للخدمة الشاقة ذات الضغط العالي وضغط الزيت المتناوب عالي التردد والحركة الترددية عالية السرعة. إنه الختم المفضل للأسطوانات في التعدين والمركبات الثقيلة والمعدات المعدنية.