Како скелетните масни заптивања за системи на роботски вратила можат да компензираат интерференција на усните под ниски температури?

При примена при ниски температури, како што се системите на роботски вратила, скелетни масни запечатувања (радијално вратно запечатување) често доживуваат цурење на масло, зголемен трошење при старт-стоп режим и нестабилни запечатувачки перформанси. Искуството од терен покажува дека овие кvarови често не се предизвикани од лоша инсталација, туку од губењето на ефективната компензација на интерференцијата на усните при ниски температури.

Овој напис го анализира влијанието на ниската температура врз интерференцијата на усните и ги презентира практичните стратегии за подобрување на сигурноста на запечатувањето во услови на ниска температура.

Влијание на ниската температура врз интерференцијата на усните

Скелетните масни запечатувања зависат од стабилниот контактен притисок помеѓу запечатувачката усна и површината на вратилото за спречување цурење. Под услови на ниска температура, неколку споени ефекти доведуваат до систематско влошување на перформансите на запечатувањето:

Замаснување на каучукот

Со намалување на температурата, еластичниот модул на еластомерите се зголемува, а подложноста на материјалот се намалува, со што се намалува способноста на усната да го следи површината на оската.

Неусогласеност при термална експанзија

Еластомерите, металните куќишта и оските покажуваат различни стапки на термално свртење. Оваа неусогласеност ја менува вистинската интерференција и контактната притисочна сила на ниски температури.

Злоштетување на подмазувањето

Зголемената вискозност на подмазката ја задржува формирањето на масната пленка при стартување, поттикнувајќи гранка на запечатувањето во режим на гранично или мешано триење и забрзувајќи го трошењето.

Основниот проблем затоа не е само недоволна интерференција, туку и неможноста на усната постојано да создава ефективна контактна притисочна сила на ниска температура.

Рационално одредување на интерференцијата

Интерференцијата на усната мора да биде оптимизирана врз основа на работните услови (притисок, брзина), својствата на материјалот и пречникот на оската.

Типичните препорачани вредности се движат од 0,35–0,55 мм, додека кај некои примени со голем оптоварување може да бидат потребни до 0,8 мм.

Сепак, не се препорачува слепо зголемување на интерференцијата. Прекумерната интерференција може да ја зголеми трибната вртежна момент, забрза потрошување и зголеми генерирање на топлина. Конечните вредности секогаш треба да се проверат преку симулација и тестирање на валидација.

Избор на материјал: Фокус на отпорност кај ниски температури

Одржувањето на заптивната сила кај ниска температура зависи првенствено од еластичното враќање и отпорноста на материјалот, а не само од номиналната „отпорност на студ“:

FVMQ

Погоден за екстремно ниски температури, нуди добра флексибилност комбинирана со отпорност на масло. Често се користи во колаборативни роботи и системи кои бараат висока прилагодливост.

ФКМ формулација за ниски температури

Обезбедува рамнотежа помеѓу отпорност на масло, отпорност на стареење и подобрено враќање кај ниски температури, погоден за заптивни системи при умерени до ниски температури.

HNBR

Обезбедува компромис меѓу еластичност кај ниски температури и механичка јачина, често се користи кај опрема за отворено и инженерска машинерија.

Клучниот критериум е дали материјалот може да ја одржи ефективната еластична рекуперација на ниска температура, а не само да ја издржи изложеноста на студ.

Систем на пружини: Клучен механизам за компензација

Бидејќи тврдоста на гумата се зголемува на ниска температура, пружината станува примарен извор на компензација на контактниот притисок:

Доволен ефективен ход и стабилен притисок на пружината на ниска температура

Координација во распределбата на оптоварувањето меѓу геометријата на усните и пружината

За исклучително студени услови, силно се препорачуваат дизајни на усни со радијални пружини

Правилно конструиран систем на пружини значително го подобрува стабилитетот на затворањето кога еластомерната подвижност е намалена.

Структурна оптимизација за прилагодливост кон температурата

Наместо зголемување на интерференцијата, честопати поефективна стратегија за подобрување на перформансите на ниска температура е структурната оптимизација:

Намален напречен пресек на усните за подобрување на флексибилноста

Проширена должина на еластичното рамо за подобрување на способноста за следење

Оптимизиран контактен агол за постигнување на повеќе униформна дистрибуција на притисокот и намалување на трошењето на работ

Целта на дизајнот е да им овозможи на заптивањето на усните динамично да реагира, а не пасивно да ја претрпи загубата на перформансите.

Состојба на површината на оската: Решавачки фактор кај ниска температура

Бидејќи формирањето на маснен филм е потешко кај ниска температура, квалитетот на површината на оската станува особено критичен:

Контрола на грубоста на површината во опсегот Ra 0.2–0.4 μm за балансирање на задржувањето на масло и соодветствувањето

Воведување на микро-текстури (на пр., шара од исечки) за подобрување на смазувањето при стартување

Избегнување на дефекти на површината кои можат да предизвикаат прерано трошење на усните

Правилна подготовка на оската е суштински дел од сигурноста на заптевањето кај ниска температура.

Координација на системско ниво: Термално совпаѓање и контрола на толеранциите

Стабилно затворање на ниски температури бара пристап на ниво на систем:

Согласувано топлинско свртење помеѓу компонентите

Земање предвид на дозволените отстапки при собирањето под услови на ниска температура

Избор на мазива со одговарачки текочни и лепливи својства на ниски температури

Само преку термално-механичка координација на системот може да се осигура постојан притисок на контактот на затворачкиот усник во текот на работа.

Клучот за успешно затворање на ниски температури не е прекумерна интерференција, туку создавање на затворачки систем со вградена прилагодливост кон температурата.

Со интегрирање на оптимизирани материјали, геометрија на усник, системи на пружини, дизајн на површината на оската и термално совпаѓање на ниво на систем, може да се постигне сигурна перформанса на затворање и подолг век на траење дури и под строги услови на ниска температура.