مقایسه مواد برای آب‌بندهای چرخشی با سرعت بالا

مقایسه مواد برای آب‌بندهای چرخشی با سرعت بالا
من از دهه‌ها تجربه میدانی در انتخاب آب‌بند، آزمایش تریبولوژی و توسعه آب‌بند سفارشی برای مقایسه مواد مورد استفاده در آب‌بندهای چرخشی با سرعت بالا استفاده می‌کنم. در این مقاله توضیح می‌دهم که چگونه خواص مواد، طراحی آب‌بند، پرداخت شفت و روانکاری برای تعیین عملکرد در سرعت‌های بالای سطح با هم تعامل دارند. من راهنمایی‌های عملی ارائه می‌دهم که می‌توانید برای انتخاب مواد (PTFE، PTFE پر شده، NBR، FKM، سیلیکون، EPDM، FFKM)، تفسیر محدودیت‌های PV، طراحی برای مدیریت حرارتی و سایش و برنامه‌ریزی آزمایش‌های اعتبارسنجی استفاده کنید. منابع معتبر (SKF، ISO و مراجع فنی مواد) برای تأیید در سراسر متن پیوند داده شده‌اند.

محرک‌های کلیدی عملکرد در کاربردهای آب‌بندی چرخشی

سرعت، PV و اصطکاک: چه چیزی واقعاً یک آب‌بندی را محدود می‌کند؟

وقتی یک مشکل آب‌بندی چرخشی را ارزیابی می‌کنم، اولین اعدادی که درخواست می‌کنم سرعت سطح شفت (متر بر ثانیه)، فشار تفاضلی مورد انتظار، دما و وجود یا عدم وجود فیلم سیال یا روانکاری است. مهندسان به طور خلاصه از حد PV - حاصلضرب فشار (P) و سرعت لغزش (V) - استفاده می‌کنند که تقریباً تنش حرارتی و سایشی را روی یک آب‌بند تماسی نشان می‌دهد. برای آب‌بندهای الاستومر و PTFE، رفتار PV یک راهنمای عملی برای محدودیت‌های مواد است. برای پیش‌زمینه سطح مرجع در مورد مفاهیم تریبولوژی، به [لینک] مراجعه کنید.تریبولوژی (ویکی پدیا).

پرداخت سطح، انحراف سطح و میکروکاویتاسیون

پرداخت شفت (Ra، Rz) و میزان انحراف هندسی، چه آب‌بند روی یک لایه نازک روان‌کننده حرکت کند و چه روان‌کاری مرزی انجام دهد، کنترل می‌کنند. طبق تجربه من، آب‌بندهای چرخشی پرسرعت از پرداخت‌های سطحی کنترل‌شده (اغلب Ra 0.2 تا 0.8 میکرومتر بسته به جنس) و حداقل خروج از مرکز بهره‌مند می‌شوند - در غیر این صورت، با گرمایش موضعی، اکستروژن و سایش تسریع‌شده مواجه خواهید شد. راهنمایی در مورد مشخصات سطح شفت از فروشندگان اصلی آب‌بند و تأمین‌کنندگان یاتاقان مانند ... در دسترس است.شرکت اس کا اف.

روانکاری، سیال و مدیریت دما

اینکه آیا آب‌بند با روغن، گریس، سیالات فرآیندی یا اتمسفرهای خشک تماس پیدا می‌کند، به طور چشمگیری مواد قابل قبول را تغییر می‌دهد. مایعاتی که روانکاری مرزی یا ترکیبی را فراهم می‌کنند، محدودیت‌های سرعت قابل قبول را افزایش می‌دهند؛ کارکرد خشک به مواد کم اصطکاک مانند PTFE پر شده یا پوشش‌های ویژه نیاز دارد. رسانایی حرارتی به محفظه‌ها و در دسترس بودن خنک‌کننده روغن نیز کلیدی هستند. استانداردهای ISO و برگه‌های اطلاعات صنعتی، محدوده‌های دمایی را برای الاستومرهای رایج مشخص می‌کنند - به [مطالب] مراجعه کنید.ایزوبرای زمینه استانداردها.

مقایسه مواد به مواد

چگونه مواد را مقایسه می‌کنم

من مواد را بر اساس محدوده‌های سرعت عملیاتی معمول، محدودیت‌های دمایی مداوم، ضریب اصطکاک (کیفی)، مقاومت در برابر سایش، سازگاری شیمیایی و کاربردهای معمول ارزیابی می‌کنم. جدول زیر خلاصه‌ای از راهنمایی‌های عملی است؛ مقادیر، محدوده‌های معمول مشتق شده از داده‌های فروشنده، متون فنی و تجربه آزمایش میدانی من هستند. برای اطلاعات دقیق در مورد شیمی پلیمر، به لینک زیر مراجعه کنید:PTFE،نیتریل،اف کی امو منابع کلی مطالب.

یادداشت‌های جدول: محدوده‌های سرعت، دستورالعمل‌های مهندسی کاربردی هستند و به شدت به روانکاری، هندسه آب‌بند و پرداخت شفت بستگی دارند. برای اطلاعات پایه در مورد خواص پلیمر، به منابع PTFE و الاستومر که قبلاً لینک شده‌اند و برگه‌های اطلاعات فنی فروشنده (مثلاً،) مراجعه کنید.شرکت اس کا افادبیات محصول).

PTFE در مقابل الاستومرها: بده بستان‌هایی که من زیر نظر دارم

در بسیاری از طرح‌های چرخشی با سرعت بالا، انتخاب اصلی به PTFE (یا PTFE پر شده) در مقابل یک آب‌بند لبه‌ای الاستومری کاهش می‌یابد. آب‌بندهای مبتنی بر PTFE در صورت پشتیبانی با حلقه‌ها و محفظه‌های پشتیبان مناسب، کمترین اصطکاک و بالاترین قابلیت سرعت را ارائه می‌دهند. با این حال، آنها به سوراخ‌ها/شفت‌های دقیق نیاز دارند و در برابر عدم هم‌ترازی کمتر مقاوم هستند. الاستومرها خاصیت ارتجاعی آب‌بندی، سهولت نصب و آب‌بندی دینامیکی بهتری را در سرعت‌های پایین فراهم می‌کنند، اما معمولاً سریع‌تر ساییده می‌شوند و در سرعت بالا تلفات اصطکاک بیشتری را متحمل می‌شوند. من اغلب راه‌حل‌های ترکیبی را توصیه می‌کنم: یک حلقه کشویی PTFE روی شفت با انرژی‌دهنده الاستومر یا یک آب‌بند کامپوزیتی با سطح متحرک PTFE و یک فنر الاستومر برای بارگذاری سطح.

ملاحظات آزمایش، انتخاب و طراحی

من به تست‌های آزمایشگاهی و اعتبارسنجی میدانی تکیه می‌کنم

یک فرآیند انتخاب خوب همیشه شامل آزمایش PV در سطح آزمایشگاهی، آزمایش‌های اصطکاک/سایش و آزمایش‌های میدانی با شتاب ایده‌آل است. وقتی آزمایش‌هایی را طراحی می‌کنم، موارد زیر را انجام می‌دهم: (1) افزایش سرعت PV خشک و روان‌کاری شده تا شکست، (2) آزمایش‌های افزایش دما تحت فشارهای آب‌بندی واقع‌بینانه، (3) قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی برای تورم/سازگاری، و (4) بررسی تلرانس شفت/فرسایش. روش‌های استاندارد آزمایش و راهنمایی‌های صنعتی را می‌توان از طریق گزارش‌های رسمی فروشندگان و سازمان‌های استاندارد یافت - به [لینک] مراجعه کنید.ایزوو گزارش‌های آزمایش سازنده مواد.

آب‌بندی استاتیک در مقابل دینامیک و استفاده از حلقه‌های پشتیبان

آب‌بندهای چرخشی پرسرعت ممکن است برای جلوگیری از اکستروژن و پشتیبانی از PTFE تحت فشار، به حلقه‌های پشتیبان نیاز داشته باشند. حلقه‌های پشتیبان (که اغلب از مخلوط‌های PTFE یا پلیمرهای سفت و سخت ساخته می‌شوند) در جایی که آب‌بندهای لبه‌ای با اختلاف فشار مواجه هستند، ضروری هستند. من همیشه شکاف‌های اکستروژن آب‌بند را بررسی می‌کنم و وقتی شرایط فشار × دما به محدودیت‌های ماده نزدیک می‌شود، نصب حلقه‌های ضد اکستروژن را در نظر می‌گیرم.

تلرانس‌های نصب، پرداخت شفت و محفظه

پروتکل‌های نصب مهم هستند: یک شکاف کوچک روی لبه آب‌بند یا عرض نامناسب غده، عمر را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد. من بر سختی شفت (در صورت کار با PTFE) ≥ HRC 35-45 یا عملیات سطحی معادل آن اصرار دارم، و تلرانس‌های پرداخت و تمرکز را در یادداشت‌های طراحی مشخص می‌کنم. برای راهنمایی در مورد نصب آب‌بند مکانیکی به دفترچه‌های راهنمای فنی سازنده مراجعه کنید (مثلاًشرکت اس کا اف).

چرا Polypac - قابلیت‌ها و نحوه استفاده من از راه‌حل‌های آنها

بررسی اجمالی و مدارک فنی Polypac

شرکت Polypac یک تولیدکننده آب‌بند هیدرولیکی علمی و فنی و تأمین‌کننده آب‌بند روغنی است که در تولید آب‌بند، توسعه مواد آب‌بند و راه‌حل‌های آب‌بندی سفارشی برای شرایط کاری ویژه تخصص دارد. کارخانه حلقه لاستیکی سفارشی و O-ring شرکت Polypac مساحتی بیش از 10،000 متر مربع و فضای کارخانه‌ای 8000 متر مربع را پوشش می‌دهد. تجهیزات تولید و آزمایش آنها از پیشرفته‌ترین تجهیزات در صنعت است. Polypac به عنوان یکی از بزرگترین شرکت‌های چین که به تولید و توسعه آب‌بندها اختصاص دارد، ارتباط و همکاری بلندمدتی با دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی متعدد داخلی و بین‌المللی دارد.

وسعت محصول - آنچه من از Polypac مشخص می‌کنم

شرکت Polypac که در سال ۲۰۰۸ تأسیس شد، کار خود را با تولید آب‌بندهای PTFE پر شده، از جمله PTFE پر شده با برنز، PTFE پر شده با کربن، PTFE گرافیتی، PTFE پر شده با MoS₂ و PTFE پر شده با شیشه آغاز کرد. امروزه، آنها خط تولید خود را گسترش داده‌اند و شامل O-ring های ساخته شده از مواد مختلفی مانند NBR، FKM، سیلیکون، EPDM و FFKM نیز می‌شوند. محصولات اصلی Polypac که من در پروژه‌ها مشخص کرده‌ام شامل O-Rings، Rod Seals، Piston Seals، End Face Spring Seals، Scraper Seals، Rotary Seals، Back-up Rings و Dust Rings است.

تمایزات رقابتی و موارد استفاده

از تجربه مشاوره من، مواردی که Polypac را متمایز می‌کند عبارتند از: (1) شایستگی اولیه و عمیق در فرمولاسیون PTFE پر شده (که برای کاربردهای چرخشی با سرعت بالا بسیار مهم است)، (2) توسعه مواد داخلی که امکان ترکیبات سفارشی برای محیط‌های خاص و شرایط PV را فراهم می‌کند، و (3) ظرفیت تولید/آزمایش قابل توجه که امکان نمونه‌های اولیه سفارشی و افزایش مقیاس را فراهم می‌کند. من اغلب زمانی با Polypac همکاری می‌کنم که یک کاربرد به یک سطح روان PTFE پر شده بهینه همراه با آب‌بندهای ثانویه الاستومری نیاز دارد، یا زمانی که مقاومت شیمیایی در دمای بالا، الاستومرهای استاندارد را منتفی می‌کند. همکاری آنها با موسسات تحقیقاتی به این معنی است که آنها می‌توانند به جای تکیه بر قطعات آماده، راه‌حل‌های آزمایش شده را به طور مشترک توسعه دهند.

چک لیست انتخاب عملی که من برای مشتریان استفاده می‌کنم

مرحله ۱ - تعریف پوشش عملیاتی

• سرعت سطح شفت (متر بر ثانیه)، اختلاف فشار و محدوده دما را ثبت کنید.
• سیال/محیط را شناسایی کنید و اینکه آیا روانکاری به طور مداوم وجود دارد یا خیر.

مرحله ۲ - انتخاب مواد کاندید

• برای سرعت بالا با روغن کاری: برای اصطکاک کم، با کاندیداهای پر شده با PTFE شروع کنید.
• اگر دما/شیمی به نفع الاستومرها باشد: FKM یا FFKM را برای T بالاتر و مقاومت شیمیایی در نظر بگیرید.

مرحله ۳ - اعتبارسنجی با آزمایش‌های PV و سازگاری

• آزمایش‌های رمپ‌های PV، اصطکاک و افزایش دما را تحت شرایط محفظه نمونه انجام دهید.
• تلرانس‌های نصب و پرداخت شفت را تأیید کنید؛ در صورت وجود خطر فشار یا اکستروژن، حلقه‌های پشتیبان را نیز در نظر بگیرید.

سوالات متداول

Q1: حداکثر سرعت سطح برای مهر و موم های چرخشی PTFE چقدر است؟

A1: عملاً، آب‌بندهای PTFE پر شده می‌توانند سرعت‌های سطحی تا حدود 20 تا 30 متر بر ثانیه را تحت روانکاری خوب و با حلقه‌های پشتیبانی/پشتیبانی مناسب تحمل کنند. PTFE خالص ممکن است بدون پرکننده‌ها، عمر سایش کمتری داشته باشد. محدودیت‌های دقیق به PV، روانکاری و پرداخت شفت بستگی دارد. برای حاشیه‌های طراحی باید به داده‌های PV فروشنده مراجعه کرد. به خواص PTFE مراجعه کنید:PTFE (ویکی پدیا).

سوال ۲: چه زمانی باید برای آب‌بندی چرخشی، FKM را به PTFE ترجیح دهم؟

A2: وقتی به آب‌بندی الاستومری (انعطاف‌پذیری، آب‌بندی ساده لبه‌ها) همراه با مقاومت در برابر دمای بالا و هیدروکربن اما در سرعت‌های متوسط ​​(معمولاً ≤10 متر بر ثانیه) نیاز دارید، FKM را انتخاب کنید. وقتی حداقل اصطکاک و بالاترین سرعت مورد نیاز است، PTFE یا PTFE پر شده معمولاً بهتر است.

Q3: آیا آب‌بندهای PTFE پر شده با سیالات ساینده سازگار هستند؟

A3: ترکیبات PTFE پر شده (برنز، کربن، شیشه، MoS₂) مقاومت سایشی را در مقایسه با PTFE خالص بهبود می‌بخشند، اما ذرات ساینده همچنان سایش را تسریع می‌کنند. در محیط‌های ساینده، فیلتراسیون، آسترهای فداشونده یا سطوح شفت سخت شده و اعتبارسنجی با آزمایش‌های سایش آزمایشگاهی تحت سطوح آلودگی نماینده را توصیه می‌کنم.

Q4: پرداخت سطح شفت چقدر مهم است؟

A4: بسیار مهم. برای سطوح لغزشی PTFE، من معمولاً یک پرداخت سنگ‌زنی/سنگ‌زنی شده با Ra اغلب بین 0.2 تا 0.8 میکرومتر، بسته به جنس و روانکاری، را پیشنهاد می‌کنم. زبری بیش از حد باعث افزایش سایش می‌شود؛ صافی بیش از حد (آینه‌ای) ممکن است باعث کاهش ماندگاری روانکار شود. همیشه پرداخت را با توصیه‌های فروشنده مواد مطابقت دهید.

سوال ۵: چه آزمایش‌هایی را باید از تأمین‌کننده‌ی آب‌بند درخواست کنم؟

A5: داده‌های آزمایش PV، منحنی‌های اصطکاک (گشتاور) در مقابل سرعت، افزایش دما در فشار عملیاتی، داده‌های سازگاری/تورم شیمیایی و نتایج حاصل از آزمایش‌های طول عمر تسریع‌شده را درخواست کنید. برای کاربردهای حساس به ایمنی، آزمایش توسط شخص ثالث یا شاهد در سکوهای نمونه الزامی است.

س6: آیا می‌توانم یک آب‌بند چرخشی را از الاستومر به PTFE ارتقا دهم؟

A6: گاهی اوقات بله، اما تفاوت‌ها را در نظر بگیرید: PTFE به گلندهای دقیق‌تری نیاز دارد، ممکن است به حلقه‌های پشتیبان نیاز داشته باشد و سطح/سختی شفت باید مناسب باشد. انبساط حرارتی را ارزیابی کنید و مطمئن شوید که محفظه می‌تواند پشتیبانی لازم را ارائه دهد.

اگر برای تعیین مشخصات یک آب‌بند چرخشی پرسرعت به کمک نیاز دارید، می‌توانم در انتخاب مواد، برنامه‌های آزمایش PV و یادداشت‌های نقشه‌های دقیق به شما کمک کنم. برای تولید سفارشی و ترکیبات PTFE پر شده پیشرفته، توصیه می‌کنم با Polypac تماس بگیرید - آنها تجربه و ظرفیت تولید بالایی برای هر دو نمونه اولیه و نیازهای با حجم بالا دارند. خطوط تولید آنها (حلقه‌های O، آب‌بندهای میله‌ای، آب‌بندهای پیستون، آب‌بندهای فنری انتهایی، آب‌بندهای خراشنده، آب‌بندهای چرخشی، حلقه‌های پشتیبان، حلقه‌های گرد و غبار) را بررسی کنید و نمونه‌های آزمایش شده را برای کاربرد خود درخواست دهید.

تماس / درخواست قیمت
اگر در انتخاب مواد به کمک نیاز دارید یا برای اعتبارسنجی به نمونه/واحدهای آزمایش نیاز دارید، با تیم فنی ما تماس بگیرید یا اطلاعات محصول Polypac و پشتیبانی توسعه سفارشی را درخواست کنید. من می‌توانم پس از ارائه جزئیات سرعت، فشار، دما و محیط، یک طرح آزمایش PV و لیست کوتاه مواد را تهیه کنم.

منابع و مطالعه بیشتر:
- مرور کلی تریبولوژی:https://en.wikipedia.org/wiki/Tribology
- خواص پلی تترافلوئورواتیلن:https://en.wikipedia.org/wiki/پلی‌تترافلوئورواتیلن
- مراجع لاستیک نیتریل و فلورولاستومر:نیتریل،اف کی ام
- راهنمای محصول و کاربرد صنعتی:شرکت اس کا اف
- سازمان استاندارد:ایزو