Como Poden as Xuntas de Aceite Esqueletais para Sistemas de Eixes de Robots Compensar a Interferencia dos Labios en Condicións de Baixa Temperatura?

Nas aplicacións de baixa temperatura, como os sistemas de eixes de robots, selos de aceite con armadura (selo radial de eixe) experimentan frecuentemente filtracións de aceite, maior desgaste no arranque e parada, e rendemento de sellado inestable. A experiencia no campo amosa que estas avarías adoitan non deberse a instalacións incorrectas, senón á perda da compensación efectiva da interferencia do labio en condicións de frío.

Este artigo analiza como a baixa temperatura afecta á interferencia do labio e describe estratexias de deseño prácticas para mellorar a confiabilidade do sellado en condicións de frío.

Influencia da baixa temperatura na interferencia do labio

Os selos de aceite con armadura dependen dunha presión de contacto estable entre o labio de sellado e a superficie do eixe para evitar filtracións. En condicións de baixa temperatura, varios efectos acoplados provocan un deterioro sistemático do rendemento do sellado:

Endurecemento do cauchu

Cando a temperatura diminúe, o módulo elástico dos elastómeros aumenta e a conformidade do material diminúe, reducindo a capacidade do labio para adaptarse á superficie do veume.

Desaxuste pola expansión térmica

Os elastómeros, as carcacas metálicas e os veumes presentan taxas diferentes de contracción térmica. Este desaxuste altera a interferencia real e a presión de contacto a baixas temperaturas.

Deterioro da lubricación

O aumento da viscosidade do lubricante retarda a formación da película de aceite durante o arranque, levando a interface de estanquidade a réximes de fricción límite ou mixtos e acelerando o desgaste.

O problema central non é simplemente unha interferencia insuficiente, senón a incapacidade do labio para xerar continuamente unha presión de contacto efectiva a baixa temperatura.

Determinación Racional da Interferencia

A interferencia do labio debe optimizarse en función das condicións de funcionamento (presión, velocidade), as propiedades do material e o diámetro do veume.

Os valores recomendados típicos oscilan entre 0,35–0,55 mm, mentres que certas aplicacións de alta carga poden require até 0,8 mm.

Non obstante, non se recomenda aumentar cegamente a interferencia. Unha interferencia excesiva pode incrementar o par de fricción, acelerar o desgaste e aumentar a xeración de calor. Os valores finais deben sempre verificarse mediante simulación e probas de validación.

Selección de Material: Enfoque na Resiliencia a Baixas Temperaturas

Manter a forza de estanquidade a baixa temperatura depende fundamentalmente da recuperación elástica e resiliencia do material, e non só da súa «resistencia ao frío» nominal:

FVMQ

Adecuado para temperaturas extremadamente baixas, ofrece boa flexibilidade combinada con resistencia ao aceite. Utilízase frecuentemente en robots colaborativos e sistemas que requiren alta conformidade.

FKM formulado para baixas temperaturas

Equilibra a resistencia ao aceite, resistencia ao envellecemento e unha mellor recuperación a baixa temperatura, adecuado para sistemas de estanquidade de temperatura moderada a baixa.

HNBR

Ofrece un compromiso entre elasticidade a baixa temperatura e resistencia mecánica, aplicándose comúnmente en equipos exteriores e maquinaria de enxeñaría.

O criterio clave é se o material pode manter unha recuperación elástica efectiva a baixa temperatura, non simplemente soportar a exposición ao frío.

Sistema de mola: Un mecanismo crítico de compensación

Cando a rigidez do cauchutó aumenta a baixa temperatura, a mola convértese na fonte principal de compensación da presión de contacto:

Curso efectivo adecuado e forza estable da mola a baixa temperatura

Compartición coordinada da carga entre a xeometría do labio e a mola

Para ambientes extremadamente fríos, recoméndanse encarecidamente deseños de labio con molas radiais

Un sistema de mola debidamente deseñado mellora significativamente a estabilidade do pechamento cando a conformidade do elastómero se reduce.

Optimización estrutural para adaptabilidade á temperatura

En vez de aumentar a interferencia, a optimización estrutural adoita ser máis efectiva para mellorar o rendemento a baixa temperatura:

Sección transversal reducida do labio para mellorar a flexibilidade

Longura estendida do brazo elástico para mellorar a capacidade de seguimento

Ángulo de contacto optimizado para acadar unha distribución de presión máis uniforme e reducir o desgaste das beiras

O obxectivo do deseño é permitir que o labo de estanquidade responda de forma dinámica, en vez de soportar pasivamente a perda de rendemento

Condición da Superficie do Eixo: Un Factor Decisivo a Baixa Temperatura

Dado que a formación da película de aceite é máis difícil a baixa temperatura, a calidade da superficie do eixo vólvese especialmente crítica:

Rugosidade superficial controlada dentro de Ra 0,2–0,4 μm para equilibrar a retención de aceite e a conformidade

Introdución de microtexturas (por exemplo, patróns entrecruzados) para mellorar a lubricación no arranque

Evitación de defectos superficiais que poidan provocar desgaste prematuro do labo

A preparación axeitada do eixo é unha parte esencial da fiabilidade do sellado a baixa temperatura

Coordinación a Nivel de Sistema: Compatibilidade Térmica e Control de Tolerancias

O sellado estable a baixa temperatura require un enfoque a nivel de sistema:

Contraction térmica coordinada entre os compoñentes

Consideración das tolerancias de montaxe en condicións de baixa temperatura

Selección de lubricantes con propiedades adecuadas de fluidez e adhesión a baixa temperatura

Só mediante a coordinación do sistema térmico-mecánico pode o labio de sellado manter unha presión de contacto constante durante todo o funcionamento.

A clave para un sellado exitoso a baixa temperatura non é un interferencia excesiva, senón a creación dun sistema de sellado cunha adaptabilidade térmica intrínseca.

Ao integrar materiais optimizados, xeometría do labio, sistemas de mola, deseño da superficie do eixe e compatibilidade térmica a nivel de sistema, pódense acadar un rendemento de sellado fiábel e unha vida útil prolongada incluso en condicións rigorosas de baixa temperatura.