שידור הידראולי הוא דרך להמרת אנרגיה, העברה ובקרה עם נוזל בלחץ כמדיום העבודה. משאבת ציוד הידראולית היא אלמנט המרת האנרגיה במערכת ההילוכים ההידראולית, בשימוש נרחב בהנדסה, כרייה, מלגזה ומכונות אחרות.
משאבת הילוכים הידראולית דינמית, חותם סטטי משמשים לעתים קרובות: חותם דינמי עם חותם מכני סיבובי, חותם שפתיים גומי; לאטם הסטטי יש אטמים, אטמי O-ring וחומרי איטום. משאבת הילוכים הידראולית היא האיטום החיצוני הנפוץ ביותר (לחץ פנימי) לאיטום טבעת O, גבול החותם הוא לרוב קצה טבעת מישורית.
1. איטום ודליפה
איטום הוא אך ורק עניין של מידה, זה אף פעם לא מוחלט, טכנולוגיית איטום יכולה לפתור את הבעיה היא רק למנוע או להפחית דליפה. אין אטימה מוחלטת במובן הפיזי, וכל פער, קטן ככל שיהיה, מאפשר למולקולת הנוזל לקבל תעלה בשני הכיוונים, המכונה בשפת העם דליפה. אופן הדליפה השכיח ביותר במערכות הידראוליות נגרם כתוצאה מזרימת לחץ ומתרחש כנוזל מטפטף או זורם.
הצורה והגודל של מרווח האיטום משתנים מאוד במגוון מערכות איטום, ועובי הסרט של ממשק האיטום נע בין כ-{{0}}.1μm ל-1 מ"מ. באיטום המגע, פער האיטום קטן מאוד, ממשק האיטום החלקה יחסית, ממשק איטום היווצרות סרט נוזל דינמי, עובי הסרט הנוזל הדינמי הזה הוא בדרך כלל 0.1 ~ 1μm, כלומר, עם החספוס והחספוס של ממשק האיטום המקביל. מכיוון שגודל מולקולות השמן אינו גדול מכ-1 ננומטר (0.001 מיקרומטר), מולקולות הנוזל עדיין קטנות ביחס לסרט הדינמי הדק ביותר, והדליפה היא בלתי נמנעת.
2. מנגנון איטום O-ring ובחירה
2.1 מנגנון איטום
אטמי O-ring במשאבת ציוד הידראולית נמצא בשימוש נרחב, החומרים לגומי (מזווית איטום נוזל לניתוח מנגנון האיטום יכולים להיקרא גם אלסטומר), יש לו את היתרונות הבאים: (1) מודול אלסטי נמוך E והתארכות שבר גדולה (100 אחוזים ומעלה), כלומר ביצועי הסתגלות גומי חזקים, לאחר ההתקנה הראשונית של מתח המגע בטווח מקובל; (2) היחס הגבוה של Poisson ν עם הגבול התיאורטי קרוב ל-0.5 משקף את חוסר הדחיסה של הגומי; ③ מודול גזירה נמוך G, אינו משנה את נפח התיק קל לשנות את הצורה, להסתגל לחללים שונים.
מנגנון איטום הטבעת O תלוי בגמישות ובאי-דחיסות החומר ובנוכחות של הפרעות ראשוניות או דחיסה מוקדמת. במצב חופשי, רק איטום משטח הדחיסה והשחול הסימטרי נחשב. לאחר הרכבת טבעת ה-O לתוך חריץ האיטום, משטח המגע מייצר עומס מסוים δ0 לפני הלחץ. כאשר הלחץ מופעל כ-δP, לחץ הנוזל פועל על המשטח החשוף של החותם ומקדם את העקירה של טבעת ה-O לצד הלחץ הנמוך. במקביל, העיוות האלסטי גדל עוד יותר, ולמתח המגע על פני טבעת ה-O יש חלוקה פרבולית.
2.2 עניינים הדורשים תשומת לב לבחירה
(1) טבעות O-עלולות לאבד מגמישות עקב הזדקנות תרמית או שחיקה כימית, ועלולות לסבול גם מהתפרקות, סדקים פני השטח, התרחבות או התכווצות, לכן יש לשים לב לבחירת טבעות ה-O-Ting להתאמה לסביבת האיטום (התייעצו עם הספקים ).
(2) החומר העיקרי של גומי טבעת O יש התפשטות תרמית גבוהה, ולחומר המילוי שלו יש התפשטות תרמית נמוכה, עיצוב טמפרטורה גבוהה או נמוכה, צריך לשים לב לשינוי הנפח של החריץ של טבעת ה O-Ring יחסי והפרעות ליניאריות שינוי.
(3) כאשר טבעת ה-O נתונה למתח מתיחה, אם טמפרטורת סביבת השימוש גבוהה מדי, יתרחש אפקט Goff-Joule, וטבעת ה-O נוטה יותר להתכווץ וקלה לדליפה.
(4) על משטח המגע המחליק או על משטח המגע עם חספוס משטח גרוע או באזור שמסביב של חלוקת חיכוך לא אחידה, טבעת ה-O עלולה להחליק במצב מסוים, מיקום מסוים תקוע, וכתוצאה מכך פיתול בלתי נשלט, המוביל לסדיקה הספירלית של טבעת ה-O, גם אם טבעת ה-O אינה פגומה, היא גם תיצור דליפה. פתרונות טובים הם: אטמים עם פרופילים נגד גלגול, כמו טבעות מלבניות.
(5) דליפה של משאבת שמן גיר החלה זה עתה בחורף באזורי טמפרטורה נמוכה מצביעה על כך שטמפרטורת מעבר הזכוכית Tg של אטמים גבוהה, במיוחד עבור אטמים עם תרכובות פלואור גבוהות. בטמפרטורה קריטית זו, טבעת ה-O דומה יותר לעור מאשר לגומי, ולא ניתן להעביר את הלחץ הסטטי של נוזלים, מה שמוביל לדליפה.
(6) השטח המלבני של חריץ התקנת טבעת ה-O צריך להיות גדול מ-25 אחוז משטח החתך של טבעת ה-O (למעט איטום ואקום, עליו להיות 100 אחוז). לאחר התקנת ה-O-ring בחריץ האיטום, הפן הקצה של טבעת ה-O נתון בדרך כלל לעיוות דחיסה של 8% ~ 30 אחוז. הדחיסה הראשונית במהלך איטום סטטי היא 15% ~ 30%, כלומר, ערך הקצב המלא של המיכל צריך להיות 70 ~ 85%. באטם הדינמי (הידראולי) דחיסה ראשונית 10 אחוז ~ 18 אחוז. יש לציין שהאטם הסטטי לוקח את ערך שיעור הדחיסה הגדול יותר, מכיוון שהגומי הסינטטי נדחס בטמפרטורה נמוכה, ולכן יש לשקול את הדחיסה המוקדמת של טבעת ה-O-האטם הסטטי כדי לפצות על הדחיסה בטמפרטורה הנמוכה שלה.
(7) בלחץ גבוה, טבעת ה-O בחריץ נלחצת על ידי הנוזל לצד הלא-לחץ, שהופך למלבן משוער ונדחס לתוך הרווח בקצה הלחץ הנמוך. כאשר יש פעימות לחץ, טבעת ה-O עשויה להמשיך להתקלף מעט. על מנת למזער את הסיכון לשחול ולהבטיח את הרווח הקטן של משטח האיטום הראשי, עדיף להרכיב את הטבעת נגד שחול עם חוזק גבוה יותר בין טבעת ה-O לבין מרווח האקסטרוזיה, המכונה בדרך כלל "טבעת שמירה" או "סרגל שמירה". כגון: האיטום הפנימי על לוחית הצד או השרוול של משאבת ההילוכים, המרווח הצירי בטוח, כאשר לחץ הנוזל גבוה, ההשפעה של מניעת נזקי שחול טבעת O-ring היא משמעותית.
3. מסקנה
אומנם טבעת ה-O אינה הטכנולוגיה המובילה, אך היא אחת הטכנולוגיות המרכזיות במשאבת גיר הידראולית, היא קובעת את הבטיחות, האמינות והעמידות של משאבת גיר הידראולית. בהפחתת הדליפה, צמצם את הבלאי, שפר את האמינות והיציבות, הארך את חיי השירות של היתרונות של אטם O-ring במצב בלתי ניתן להחלפה של משאבת ציוד הידראולית.
