Hvordan kan skjelettoljetetter for robotakselanlegg kompensere leppetilskuelse under lave temperaturforhold?

I lavtemperatur-anvendelser som robotaksel-systemer, støtteoljetetninger (radialaksel-tetning) opplever ofte oljelekkasje, økt slitasje ved start/stopp og ustabil tetningsytelse. Erfaring fra feltet viser at disse feilene ofte ikke skyldes feil installasjon, men tap av effektiv kompensasjon av leppeslitasje ved lave temperaturer.

Denne artikkelen analyserer hvordan lave temperaturer påvirker leppeslitasje og beskriver praktiske designstrategier for å forbedre tetningspåliteligheten under kalde driftsforhold.

Påvirkning av lav temperatur på leppeslitasje

Støtteoljetetninger er avhengige av stabil kontakttrykk mellom tetningsleppen og akselyten for å forhindre lekkasje. Under lave temperaturer fører flere sammenkoblede effekter til systematisk svekkelse av tetningsytelsen:

Gummiens stivnende

Når temperaturen synker, øker elastisitetsmodulen til elastomerer og materialets ettergivende evne avtar, noe som reduserer leppens evne til å følge akseloverflaten.

Termisk Utvidelsesforskjell

Elastomerer, metallkapsler og aksler utvider seg med ulike termiske kontraksjonsrater. Denne misjusteringen endrer den faktiske interferensen og kontakttrykket ved lave temperaturer.

Slepingssvikt

Økt viskositet i smøremiddelet forsinkes oljefilmdannelsen ved oppstart, noe som fører tetningsgrensesnittet inn i grense- eller blandingslepesleping og akselererer slitasje.

Kjerneproblemet er derfor ikke bare utilstrekkelig interferens, men leppens mangel på evne til kontinuerlig å generere effektivt kontakttrykk ved lav temperatur.

Rasjonal bestemmelse av interferens

Leppens interferens må optimaliseres basert på driftsbetingelser (trykk, hastighet), materialeegenskaper og akseldiameter.

Typiske anbefalte verdier ligger mellom 0,35–0,55 mm, mens visse høybelastede applikasjoner kan kreve opptil 0,8 mm.

Imidlertid anbefales det ikke å blindt øke interferensen. For mye interferens kan øke friksjonsmomentet, akselerere slitasje og øke varmeutviklingen. Endelige verdier bør alltid bekreftes gjennom simulering og valideringstesting.

Materialvalg: Fokus på lavtemperaturmotstand

Opprettholdning av tettingkraft ved lave temperaturer avhenger i første rekke av materialets elastiske gjenoppretting og motstandsevne, og ikke bare av nominell "kuldebestandighet":

FVMQ

Egnet for ekstremt lave temperaturer, og tilbyr god fleksibilitet kombinert med oljebestandighet. Brukes ofte i samarbeidsroboter og systemer som krever høy etterlevelse.

Lavtemperaturformulert FKM

Balanserer oljebestandighet, aldringsbestandighet og forbedret lavtemperaturrettfjæring, egnet for moderat til lavtemperaturtettingssystemer.

HNBR

Gir en kompromissløsning mellom lavtemperatorelastisitet og mekanisk styrke, vanligvis brukt i utendørsutstyr og maskineri.

Hovedkriteriet er om materialet kan opprettholde effektiv elastisk gjenoppretting ved lave temperaturer, ikke bare overleve eksponering for kulde.

Fjærsystem: En kritisk kompenseringsmekanisme

Ettersom gummistivheten øker ved lave temperaturer, blir fjæren den primære kilden til kontaktrykkskompensasjon:

Tilstrekkelig effektiv slaglengde og stabil fjærkraft ved lave temperaturer

Samordnet lastfordeling mellom fjær og leppens geometri

For ekstremt kalde miljøer anbefales det sterkt å bruke leppeutforminger med radiale støttefjærer

Et godt utformet fjærsystem forbedrer tetningsstabiliteten betydelig når elastomerens fleksibilitet er redusert.

Strukturell optimalisering for temperaturtilpasning

I stedet for å øke interferensen, er strukturell optimalisering ofte mer effektiv for å forbedre ytelsen ved lave temperaturer:

Redusert tverrsnitt av leppe for å forbedre fleksibilitet

Utvidet elastisk armelengde for å forbedre etterløpsevne

Optimalisert kontaktvinkel for mer jevn trykkfordeling og redusert kantslitasje

Designmålet er at tetningsleppen skal kunne reagere dynamisk, i stedet for passivt å tåle ytelsesnedgang

Akseloverflatebetingelse: En avgjørende faktor ved lav temperatur

Fordi oljefilmdannelse er vanskeligere ved lav temperatur, blir akseloverflatekvalitet spesielt viktig:

Overflateruhet kontrollert innenfor Ra 0,2–0,4 μm for å balansere oljeholding og tilpasning

Innføring av mikrostrukturer (f.eks. kryssmønster) for å forbedre smøring ved oppstart

Unngåelse av overflatefeil som kan utløse tidlig leppeslitasje

Riktig akselforberedelse er en vesentlig del av tetningspålitelighet ved lav temperatur

Samordning på systemnivå: Termisk tilpasning og toleransekontroll

Stabilt tetting ved lave temperaturer krever en systemnivåtilnærming:

Koordinert termisk kontraksjon mellom komponenter

Hensyn til monteringstoleranser under lavtemperaturforhold

Valg av smøremidler med egenskaper som gir passende flyt og adhesjon ved lave temperaturer

Kun gjennom koordinering av termisk og mekanisk system kan tettingsleppen opprettholde konstant kontakttrykk under drift.

Nøkkelen til vellykket tetting ved lave temperaturer er ikke overdreven inntak, men utforming av et tettingssystem med innebygd temperaturtilpasningsevne.

Ved å integrere optimaliserte materialer, leppegeometri, fjærsystemer, akselyteform og termisk avstemming på systemnivå, kan pålitelig tetting og lengre levetid oppnås selv under krevende lavtemperaturforhold.