Các yếu tố như hướng áp suất, tốc độ, độ nhẵn bề mặt và bôi trơn đều đóng vai trò quan trọng trong việc xác định thiết kế phù hợp cho gioăng piston.

Gioăng piston ngăn áp suất truyền giữa hai mặt đối diện của piston đang chuyển động. Đây là một phát biểu rất đơn giản. Trên thực tế, có một số yếu tố mâu thuẫn mà gioăng phải xử lý. Gioăng cần phải ngăn chặn sự rò rỉ vào bên trong càng nhiều càng tốt trong khi chuyển động với mức ma sát chấp nhận được. Hơn nữa, nó phải chịu được các điều kiện bề mặt khác nhau và chịu được sự đảo chiều liên tục, đồng thời không được để lại rãnh hoặc bị cuộn lại.

Gioăng piston cao su đặc biệt được sử dụng khi không có loại gioăng tiêu chuẩn nào phù hợp với rãnh, vật liệu lỗ, chất lỏng làm việc, tốc độ hoặc quy trình lắp ráp. Loại gioăng tốt nhất phải được lựa chọn dựa trên toàn bộ xi lanh. Bảng dữ liệu vật liệu không thể phản ánh chính xác cách một loại gioăng cao su cụ thể sẽ hoạt động trong lỗ của người sử dụng.

Hướng áp lực quyết định hình dạng cơ bản.

Gioăng một mặt chủ yếu được cấp năng lượng từ một phía. Xi lanh tác động kép yêu cầu điều khiển theo cả hai hướng, điều này có thể dẫn đến việc sử dụng cấu hình đối xứng hoặc cặp phần tử làm kín. Sự thay đổi áp suất có thể làm giảm tải cho một mép và tăng tải cho mép kia khá nhanh.

Thông thường, gioăng piston thủy lực được sử dụng trong các môi trường có áp suất cao với chất lỏng không thể nén được. Khe hở cùng với các đỉnh áp suất có xu hướng đẩy cao su về phía khe hở ép đùn. Tùy thuộc vào thiết kế, có thể cần đến hợp chất cứng hơn hoặc vòng đỡ hoặc biên dạng hạn chế sự dịch chuyển vật liệu ở mép.

Đối với các gioăng piston khí nén, chúng thường hoạt động ở mức áp suất thấp hơn nhưng có thể hoạt động nhanh chóng với lượng chất bôi trơn tối thiểu. Lực phá vỡ trong điều kiện khô, cùng với việc giữ lại chất bôi trơn, có thể quan trọng hơn khả năng chịu áp suất tối đa. Không khí khô, nước ngưng tụ và thao tác của người bảo trì cũng sẽ ảnh hưởng đến sự mài mòn.

Rãnh và lỗ khoan tạo thành giao diện làm kín

Rãnh và lỗ khoan, một mặt tạo thành bề mặt làm kín; mặt còn lại là phương tiện để lắp đặt. Bề mặt lỗ khoan phải đảm bảo không làm xước mép của bộ phận làm kín và đồng thời duy trì một lớp dầu hoặc mỡ ổn định. Bề mặt quá thô ráp có thể làm tăng mài mòn và rò rỉ khá nhanh. Tuy nhiên, bề mặt quá nhẵn vẫn có thể chứa các dấu vết gia công theo hướng nhất định như vết xước hoặc các đỉnh nhỏ có thể gây hư hại nghiêm trọng cho bộ phận làm kín.

Theo lời khuyên thiết kế của Parker về hệ thống làm kín bằng piston chuyển động tịnh tiến, độ hoàn thiện bề mặt tiếp xúc, độ hoàn thiện rãnh và độ vát mép dẫn hướng là những đặc điểm riêng biệt cần chú ý.

Đường vát mép này giúp bảo vệ mép làm kín trong quá trình lắp ráp.

Các đường chuyển tiếp bo tròn, gọn gàng giúp giảm nguy cơ cắt hoặc xoắn gioăng.

Khả năng làm kín của giấy cũng bị ảnh hưởng bởi khoảng không ép đùn được tạo ra bởi piston, lỗ khoan và ổ trục. Tải trọng ở một bên có thể làm cho khe hở một bên lớn hơn. Vòng chống mài mòn hoặc thanh dẫn hướng có thể cần thiết để giữ cho piston ở vị trí trung tâm và đồng thời tránh tải trọng lên gioăng để dẫn hướng cơ học.

Sự thay đổi ma sát trong suốt quá trình chuyển động

Chuyển động ban đầu có thể cần lực lớn hơn so với chuyển động trượt liên tục.

Sự khác biệt đã đề cập có thể dẫn đến hiện tượng trượt giật ở tốc độ thấp, từ đó ảnh hưởng đến vị trí. Lực nén của gioăng môi, bề mặt tiếp xúc, chất bôi trơn, áp suất và vật liệu là những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiện tượng này, vì vậy cần đo ma sát trong ứng dụng dự định.

Ở áp suất cao hơn, một loại gioăng hoạt động tốt về mặt ma sát ở áp suất thấp có thể hoạt động khác đi. Do đó, các gioăng piston cao su được chế tạo riêng cần được thử nghiệm ở áp suất và nhiệt độ khắc nghiệt cũng như tốc độ, chứ không chỉ trong các điều kiện thông thường.

Một ví dụ về hệ thống thủy lực công cộng

Parker giới thiệu loại gioăng chữ U nhỏ gọn C2 phù hợp với xi lanh thủy lực và khí nén. Bảng dữ liệu kỹ thuật cung cấp nhiều mức áp suất khác nhau cho hai công nghệ này và cũng chỉ ra các giá trị tối đa phụ thuộc vào tiết diện và thành phần cấu tạo. Một lời khuyên hữu ích khác là nên giữ cho bề mặt không có cạnh sắc nhọn khi lắp đặt.

Trường hợp này cho thấy rằng một cấu hình duy nhất có thể được sử dụng cho hai môi trường khác nhau, nhưng các hạn chế và gợi ý lắp đặt không giống nhau. Ví dụ này là một ví dụ từ nhà cung cấp mã nguồn mở, không phải là điều mà Yida thực hiện. Một lỗ khoan, chất lỏng hoặc chu trình được thiết kế riêng có thể đòi hỏi một giải pháp độc đáo.

Việc lựa chọn vật liệu tuân theo tính chất lỏng và chuyển động.

Việc lựa chọn vật liệu gioăng piston bắt đầu bằng việc xem xét chất lỏng thủy lực hoặc điều kiện khí nén, sau đó là nhiệt độ, tốc độ, áp suất và độ mài mòn. NBR thường được sử dụng với dầu khoáng. FKM có thể được xem xét cho các chất lỏng có nhiệt độ cao hơn hoặc ăn mòn mạnh, trong khi EPDM có thể phù hợp với một số môi chất gốc nước nhưng không phù hợp với dầu mỏ.

Polyurethane có thể mang lại khả năng chống mài mòn và ép đùn tốt, tuy nhiên độ dẻo ở nhiệt độ thấp, khả năng thủy phân và khả năng tương thích với chất lỏng phụ thuộc vào từng loại. Các loại cao su có thể có độ ma sát và độ đàn hồi khác nhau. Tên gọi chung không thay thế dữ liệu ở cấp độ hợp chất.

Việc lựa chọn vật liệu gioăng piston cần bao gồm cả chất bôi trơn khi lắp ráp. Loại mỡ giúp đơn giản hóa việc lắp đặt có thể làm phồng mép gioăng hoặc thay đổi đặc tính tách rời sau khi bảo quản. Các chất tẩy rửa và phụ gia trong dung dịch cũng cần được xem xét kỹ lưỡng khi có khả năng tiếp xúc.

Giới hạn trong danh mục không phải là xếp hạng đồng thời.

Danh mục gioăng thủy lực của Trelleborg nêu rõ rằng các giá trị áp suất, tốc độ và nhiệt độ tối đa được liệt kê không nhất thiết phải được sử dụng đồng thời. Đây là một quy tắc thiết kế quan trọng. Nhiệt lượng sinh ra do tốc độ có thể làm giảm biên độ an toàn của vật liệu đối với áp suất và sự tiếp xúc với chất lỏng.

Tiêu chuẩn ISO 7986 cung cấp các phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho các loại gioăng được sử dụng trong các ứng dụng chuyển động tịnh tiến thủy lực. Tiêu chuẩn này hỗ trợ các thử nghiệm tương đương, nhưng điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn không bao gồm mọi bề mặt lỗ khoan, mức độ ô nhiễm, tải trọng bên hoặc chu kỳ hoạt động.

Tiêu chuẩn ASTM D471 có thể so sánh những thay đổi sau khi tiếp xúc với chất lỏng, còn tiêu chuẩn ASTM D412 có thể đo các đặc tính kéo. Cả hai phương pháp đều không chứng minh được sự rò rỉ hoặc mài mòn của các vòng đệm piston thủy lực bên trong xi lanh đang hoạt động.

Trình tự kiểm tra niêm phong hoàn chỉnh

Kiểm tra kích thước, tình trạng mép, bavia và các khuyết tật đúc trước khi lắp ráp. Xác nhận chiều rộng rãnh, đường kính lỗ, độ dẫn vào và các yêu cầu về bề mặt trong giới hạn dung sai. Ghi lại phương pháp lắp đặt và loại bỏ các dụng cụ hoặc cạnh có thể làm trầy xước bề mặt làm kín.

Đo lực tách rời và lực vận hành ở áp suất và tốc độ yêu cầu. Đối với gioăng piston khí nén, bao gồm cả điều kiện bôi trơn bằng dầu và điều kiện bôi trơn thấp được chỉ định khi cần thiết. Đối với thiết kế thủy lực, bao gồm cả sự đảo chiều áp suất, thời gian giữ và các sự kiện đỉnh áp suất được chứng minh.

Ghi lại hiện tượng rò rỉ bên trong trong toàn bộ phạm vi hoạt động. Vận hành xi lanh với các mức hành trình, tần số, nhiệt độ và tải trọng bên hông tiêu biểu. Chỉ thêm chất gây ô nhiễm khi thử nghiệm có thể tái tạo môi trường dự định một cách an toàn và nhất quán.

Sau khi vận hành, lặp lại các phép đo rò rỉ và ma sát. Kiểm tra độ bóng mép, các vết cắt, sự ép đùn, cuộn tròn và biến dạng vĩnh viễn. Việc làm kín xi lanh động phải đáp ứng các tiêu chí chức năng đã được thống nhất trước khi thử nghiệm, chứ không chỉ trông chấp nhận được sau khi tháo rời.

Thông tin chi tiết về ứng dụng cần thiết trước khi gia công.

Cung cấp bản vẽ lỗ và rãnh, hướng áp suất, chất lỏng, nhiệt độ, hành trình, tốc độ, chu kỳ và tuổi thọ dự kiến. Thêm khe hở ép đùn, tải trọng bên, đặc tính bề mặt, chất bôi trơn, đường lắp ráp và độ rò rỉ và ma sát cho phép.

Công ty TNHH Sản phẩm Cao su Chính xác Dalian Yida phát triển các linh kiện đàn hồi đúc khuôn cho các ứng dụng do khách hàng xác định. Yida có thể xem xét khả năng sản xuất, các tùy chọn hợp chất, hình dạng mép và kích thước quan trọng cho các dự án làm kín thủy lực và khí nén.

Để tạo ra một lớp đệm piston đáng tin cậy, người thiết kế cần phải khớp hình dạng của lớp đệm với xi lanh, sau đó lớp đệm sẽ trải qua một chuyển động mô phỏng khả năng chịu lực của nó. Phương pháp này có thể cho kết quả tốt hơn so với việc chỉ chọn những lớp đệm trông có vẻ tốt dựa trên áp suất hoặc độ cứng.