Hvordan kan kropsdæksel olieafslutninger til robotaksel-systemer kompensere for læbelukning under lave temperaturforhold?

I lavtemperaturapplikationer såsom robotaksel-systemer kropsdækselolieringstætninger (radiale akseltætninger) oplever hyppigt olieudslip, øget slid ved start og stop samt ustabil tætningsydelse. Erfaring fra praksis viser, at disse fejl ofte ikke skyldes ukorrekt installation, men tab af effektiv kompensation af læbeløb ved lave temperaturer.

Denne artikel analyserer, hvordan lav temperatur påvirker læbeløb, og beskriver praktiske designstrategier til at forbedre tætningspålidelighed under kolde driftsforhold.

Påvirkning af lav temperatur på læbeløb

Kropsdækselolieringstætninger er afhængige af stabil kontakttryk mellem tætningslæben og akseloverfladen for at forhindre udslip. Under lavtemperaturforhold fører flere sammenkoblede effekter til systematisk nedbrydning af tætningsydelsen:

Gummistivning

Når temperaturen falder, stiger elastomodulen for elastomerer, og materialets formbarhed aftager, hvilket reducerer lejets evne til at følge akseloverfladen.

Termisk udvidelsesforskel

Elastomerer, metalbeslag og aksler udviser forskellige termiske sammentrækningshastigheder. Denne ulighed ændrer den faktiske interferens og kontakttryk ved lave temperaturer.

Forringelse af smøring

Øget viskositet i smøremidlet forsinkes dannelse af oliefilm under opstart, hvilket fører tætningsfladen ind i grænse- eller blandingsrejseområdet og fremskynder slid.

Kerneproblemet er derfor ikke blot utilstrækkelig interferens, men lejets manglende evne til konstant at generere effektivt kontakttryk ved lav temperatur.

Rationel Bestemmelse af Interferens

Leppeinterferens skal optimeres ud fra driftsbetingelser (tryk, hastighed), materialeegenskaber og akseldiameter.

Typiske anbefalede værdier ligger mellem 0,35–0,55 mm, mens visse højbelastede anvendelser kan kræve op til 0,8 mm.

Det anbefales dog ikke at øge interferensen uhæmmet. For stor interferens kan forøge friktionsmomentet, fremskynde slid og øge varmeudviklingen. Endelige værdier bør altid verificeres gennem simulering og valideringstest.

Materialvalg: Fokus på koldtolerans

Opretholdelse af tætningskraft ved lav temperatur afhænger primært af materialets elastiske genopretning og resilient, og ikke alene af nominel "koldbestandighed":

FVMQ

Velegnet til ekstremt lave temperaturer, med god fleksibilitet kombineret med oliebestandighed. Anvendes ofte i samarbejdende robotter og systemer, der kræver høj eftergivenhed.

Koldtformuleret FKM

Balancerer oliebestandighed, aldringsbestandighed og forbedret genoprettelse ved lave temperaturer, velegnet til moderat til lavtempererede tætningsystemer.

HNBR

Giver et kompromis mellem lavtemperatur elasticitet og mekanisk styrke, almindeligt anvendt i udendørs udstyr og maskineri.

Det afgørende kriterium er, om materialet kan opretholde effektiv elastisk restitution ved lav temperatur, ikke blot overleve udsættelse for kulde.

Fjedersystem: En kritisk kompensationsmekanisme

Når gummimaterialets stivhed stiger ved lav temperatur, bliver fjederen den primære kilde til kompensation af kontakttrykket:

Tilstrækkelig effektiv slaglængde og stabil fjederkraft ved lav temperatur

Afbalanceret lastdeling mellem fjeder og læbes geometri

I ekstremt kolde miljøer anbefales det kraftigt at anvende læbekonstruktioner med radiale støttefjedre

Et korrekt dimensioneret fjedersystem forbedrer tætningsstabiliteten markant, når elasticiteten i elastomeren er nedsat.

Strukturel optimering for temperaturtilpasning

I stedet for at øge interferensen er strukturel optimering ofte mere effektiv for at forbedre ydeevnen ved lav temperatur:

Formindsket tværsnit af læbe for at forbedre fleksibiliteten

Forlænget elastisk armelængde for at forbedre følgeevnen

Optimeret kontaktvinkel for at opnå en mere ensartet trykfordeling og reducere kant-slid

Formålet med designet er at gøre tætningsleppen dynamisk reagerende, i stedet for passivt at udsættes for ydelsesnedgang

Akseloverfladebetingelse: En afgørende faktor ved lav temperatur

Fordi oliefilmdannelse er vanskeligere ved lav temperatur, bliver akseloverfladens kvalitet særlig kritisk:

Overfladeruhed kontrolleret inden for Ra 0,2–0,4 μm for at skabe balance mellem oliehold og formkonformitet

Indførelse af mikrostrukturer (f.eks. krydspolstre) for at forbedre smøring ved opstart

Undgåelse af overfladedefekter, som kan udløse tidlig leppestød

Korrekt akselforberedelse er en væsentlig del af tætningspålideligheden ved lav temperatur

Samordning på systemniveau: Termisk matchning og tolerances kontrol

Stabil tætning ved lav temperatur kræver en systemniveau-tilgang:

Koordineret termisk sammentrækning mellem komponenter

Overvejelse af monteringstolerancer under lavtemperaturforhold

Valg af smøremidler med passende flod- og klæbeejenskaber ved lav temperatur

Kun gennem koordination af termisk-mekaniske systemer kan tætningslæben opretholde konstant kontakttryk under hele driftsforløbet.

Nøglen til succesfuld tætning ved lav temperatur er ikke overdreven interferens, men oprettelsen af et tætningssystem med indbygget temperaturtilpasningsevne.

Ved at integrere optimerede materialer, læbegeometri, fjedersystemer, akselysoverfladedesign og systemniveau-termisk matchning kan pålidelig tætningsydelse og forlænget levetid opnås, selv under krævende lavtemperaturforhold.