1. Sissejuhatus
1.1 Hüdraulikasüsteemide tähtsus
Kaasaegne tööstus tugineb suurel määral hüdrosüsteemidele. Need on olulised mitmesugustes tööstusharudes, sealhulgas raskemasinatööstuses, autotööstuses, lennunduses ja ehituses. Hüdraulikasüsteemid tagavad täpsed mehaanilised toimingud, edastades ja kontrollides suuri jõude ja liikumisi, kasutades töökeskkonnana vedelikku. Kuna need süsteemid töötavad tavaliselt äärmise surve all, on järjepideva ja tõhusa jõudluse tagamiseks vajalik suurepärane stabiilsus ja töökindlus.
1.2 Tihendite roll hüdrosüsteemides
Tihendid mängivad hüdrosüsteemides üliolulist rolli. Nende peamine ülesanne on hoida süsteemist välja õhk, niiskus ja muud lisandid, vältides samal ajal hüdraulikaõli lekkeid. Hästi töötavad tihendid võivad vähendada süsteemi survet, vähendada energiakadu, pikendada seadmete eluiga ja tagada ohutu töö. Kogu hüdrosüsteemi tõhusust ja töökindlust mõjutab otseselt tihendite funktsioon.
1.3 Valikupõhimõtete tähtsus
Hüdraulikasüsteemi jõudlus sõltub valitud tihendist. Süsteemi parima jõudluse ja võimalikult madalad hoolduskulud võivad tagada insenerid ja hoolduspersonal, kasutades sobivaid valikupõhimõtteid, et valida konkreetseks rakenduseks kõige paremini sobivad tihendid. Valikukriteeriumid hõlmavad põhjalikku teadlikkust töökeskkonnast, sobivat materjalivalikut, tihendite täiuslikku tüübisobitamist, täpset kontrolli mõõtmete ja tolerantside üle ning kulutõhususe põhjalikku hindamist. Neid juhiseid järgides võib hüdraulikasüsteem tervikuna töötada ökonoomsemalt ja tõhusamalt, ennetada varajasi rikkeid ja minimeerida seisakuid.
2. Levinud hüdrauliliste tihendite tüübid
O-rõngad
Üks põhilisi tihenduskomponente, o-rõngaid, kasutatakse laialdaselt nii staatilistes kui dünaamilistes tihendusrakendustes. Neid on lihtne paigaldada, taskukohased ja arusaadavad. O-rõngad tagavad usaldusväärse tihendusefekti, täites tihendussoonte puudused oma elastse deformatsiooniga. Madala kuni keskmise rõhuga rakendustes kasutatakse sageli o-rõngaid.
Y-rõngad
Y-rõngad on teatud tüüpi huuletihendid, millel on kaks sümmeetrilist huulet ja ümmargune keskosa. Y-rõngad töötavad hästi edasi-tagasi liikumisel, võivad pakkuda tugevat esialgset kokkusurumist ja enesekompensatsiooni ning sobivad kolvivarraste tihendamiseks. Neid kasutatakse sageli hüdraulikaõli lekke peatamiseks silindrites.
V-rõngad
V-rõngad koosnevad kahest kaldus huulest, mis moodustavad V-kujulise kuju ja ümmarguse keskosa. V-rõngad taluvad kõrgemat rõhku ja neil on tugevad isekompenseerivad omadused. Neid kasutatakse sageli dünaamilise tihendamise jaoks, eriti kõrge rõhu ja suure koormuse korral. V-rõnga huulekuju tagab surve rakendamisel parema tihenduse.
U-rõngas
Sarnaselt V-rõngastele on U-rõngastel U-kujuline huulekujundus ja neid kasutatakse sageli staatiliseks tihendamiseks. U-rõngad võivad oma struktuuri tõttu pakkuda suurepärast stabiilsust rõhu all ja neil võib olla suurepärane tihendusefekt. Rakendused, mis peavad peatama siserõhu lekke, võivad U-rõngaste kasutamisest kasu saada.
Kaks V-rõngast, mis on omavahel ühendatud, moodustades X-kuju, moodustavad X-rõnga. Selle konstruktsiooniga saab survet sulgeda kahes suunas samaaegselt ja kahesuunaliselt. X-rõngad töötavad hästi suure koormuse ja kõrge rõhuga rakendustes, eriti kui on vaja kahesuunalist tihendamist.
3. Töökeskkonna analüüs
3.1 Temperatuuri mõju tihenditele
Üks peamisi tihendi toimivust mõjutavaid elemente on temperatuur. Temperatuurivahemikud, mille juures erinevad tihendusmaterjalid temperatuurimuutustele vastu peavad. Näiteks fluororkummi (FKM) talub temperatuure umbes -20 kraadist kuni 200 kraadini, kuid nitriilkummi (NBR) sobib tavaliselt tingimustega, mis jäävad -20 kraadi ja 100 kraadi vahele. Liiga kõrge temperatuur võib põhjustada tihendi paisumist, pehmenemist või isegi sulamist, samas kui liiga madal temperatuur võib muuta selle jäigaks, rabedaks ja kaotada oma elastsuse. Seetõttu on oluline olla kindel, et valitud tihend talub süsteemi töötemperatuuri vahemikku.
3.2 Surve mõju tihenditele
Tihendi tihendusvõimet mõjutab otseselt hüdrosüsteemi rõhk. Tihendusomaduste säilitamiseks peavad tihendid olema piisavalt elastsed ja kõrge rõhu all kokkusurutavad. Tihend peab samuti suutma taluda süsteemi maksimaalset töörõhku, ilma pöördumatuid kahjustusi või moonutusi kandmata. Lisaks mõjutavad rõhu kõikumised tihendi funktsionaalsust, mistõttu on rõhukohandusvõimega tihendite valimine hädavajalik.
3.3 Keemiliste ainete ühilduvus
Hüdraulikaõli ja muud keemilised ained võivad tihendi materjali erodeerida. Materjali riknemise peatamiseks ja tihendi kasutusea pikendamiseks on vajalik, et tihend ühilduks süsteemis kasutatava kandjaga. Teatud kummimaterjalid ei pruugi sobida hüdraulikavedelike jaoks, millel on teatud keemilised omadused või lisandid.
3.4 Saastumise ja tahkete osakeste mõju
Saasteainete ja tahkete osakeste olemasolu hüdrosüsteemis võib kiirendada tihendi kulumist ja vähendada tihenduse tõhusust. Kasutades kulumiskindlaid materjale või luues saasteaineid välistavaid tihendeid, saab tihendeid muuta saasteainete mõjudele vastupidavaks. Tahkete osakeste mõju vähendamiseks tihendusvõimele võib saastumise ohjamisel arvesse võtta tolmurõngastega ühendatud tihendeid.
4. Tihendusmaterjalide valik
4.1 Materjali omaduste tähtsus
Tihendite toimimise teatud rakendustes määravad tihendusmaterjalide füüsikalised ja keemilised omadused. Nende omaduste hulgas on:
- Kulumiskindlus: materjali kulumiskindlus; see omadus on dünaamilise tihenduse jaoks ülioluline.
- Elastsus: materjali elastsus määrab tihendi suutlikkuse taastada surve mõjul algkuju.
- Keemiline vastupidavus: aine võime taluda keemilist lagunemist, eriti hüdraulikaõli ja muude ainete juuresolekul.
- Temperatuuritaluvus on materjali võime hoida oma omadused konstantsena kõrgel ja madalal temperatuuril.
- Vananemiskindlus: materjali võime taluda keskkonna vananemismõjusid (nagu hapnik, osoon ja UV-kiirgus).
- Kõvadus: materjali kõvadus mõjutab selle tihendusvõimet ja kulumiskindlust.
4.2 Levinud tihendusmaterjalide tüübid
NBR
Hea kulumis-, vananemis- ja õlikindlusega universaalset sünteetilist kummi nimetatakse NBR-iks. See on tüüpiline materjal, mida kasutatakse tihendite tootmisel ja sobib hästi enamiku hüdrosüsteemidega. NBR normaalne töötemperatuuri vahemik on -40 kraadi kuni +120 kraadi; see vahemik võib aga sõltuvalt konkreetsest koostisest ja lisanditest muutuda.
FKM
FKM sobib ideaalselt nõudlikumate seadistuste jaoks oma erakordse kuuma-, kemikaali- ja õlikindluse tõttu. FKM on temperatuurikindlam kui NBR; see talub kuni +200 kraadi temperatuuri. Tugevad happed, tugevad leelised, kõrged temperatuurid ja muud söövitavad ained on kõik FKM-tihendite jaoks vastuvõetavad.
PTFE
PTFE materjali omadused on suurepärased mittenakkumis- ja keemiliselt vastupidavad. Sellel on väga madal hõõrdetegur ja see interakteerub harva mingite ainetega. PTFE tihendeid ei kasutata sageli dünaamilisteks tihenditeks nende madala elastsuse tõttu; selle asemel kasutatakse neid tavaliselt rakendustes, mis nõuavad erakordset kulumiskindlust ja keemilist vastupidavust.
4.3 Materjalide kulumiskindlus, elastsus, keemiline vastupidavus ja temperatuurikindlus
Tihendi töökindluse ja pikaealisuse tagamiseks konkreetses rakenduses tuleb arvesse võtta tihendusmaterjalide kulumiskindlust, paindlikkust, keemilist vastupidavust ja temperatuurikindlust. Illustratsiooniks:
- Kulumiskindlus: kõrge kulumiskindlusega tihendimaterjali valimine aitab tihendil kauem vastu pidada, eriti olukordades, kus esineb abrasiive või tahkeid osakesi.
- Elastsus: suure elastsusega hermeetik võib tõhusamalt kohaneda tihenduspinna kujumuutustega, mille tulemuseks on tihedam keskkond.
- Keemiline vastupidavus: materjali või jõudluse halvenemise vältimiseks peab tihendusmaterjal ühilduma hüdrosüsteemi kandjaga.
- Temperatuurikindlus: tihendusaine peab suutma jätkata toimimist kogu süsteemi töötemperatuuri vahemikus.
5. Tihendi tüübi valik
5.1 Pitseerimisnõuded ja rakendusstsenaariumid
Tihendite valimisel tuleks arvesse võtta spetsiifilisi tihendusvajadusi, nagu tihenduskeskkond, töörõhk, liikumise tüüp, kliimatingimused jne. Näiteks võivad teatud tihendid sobida paremini keemiliselt söövitavate olukordade jaoks, samas kui teised võivad olla valmistatud kõrgete temperatuuride jaoks. Parimat tüüpi tihendi valimine muutub lihtsamaks, kui teil on selge arusaam rakenduse stsenaariumi ainulaadsetest nõuetest.
5.2 Dünaamilised tihendid vs. staatilised tihendid
Dünaamilisi tihendeid kasutatakse tavaliselt liikuvatel elementidel, mis peavad liikumise ajal tihendit hoidma, nagu pöörlevad võllid või kolvivardad. Y- ja V-rõngad on näited dünaamiliste tihendite kohta, mis on valmistatud nii, et need taluvad edasi-tagasi või pöörleva liikumise põhjustatud kulumist ja rõhumuutusi.
Kandja lekke peatamiseks asetatakse staatilised tihendid püsivate detailide, nagu toruliitmikud ja otsakorgid, vahele. Levinud staatilise tihendi valikud, mida on lihtne paigaldada ja mis pakuvad staatilistes tingimustes töökindlat tihendust, hõlmavad O- ja U-rõngaid.
5.3 Kõrgsurve ja kõrge temperatuuriga keskkondadega seotud kaalutlused
Tihendid peavad olema piisavalt elastsed ja kõrgsurveolukordades kokkusurutavad, et survet taluda ja tihendit hoida. Kõrge rõhu korral võib osutuda vajalikuks kasutada tugevamaid materjale või spetsiaalselt valmistatud tihendeid, näiteks tugirõngastega V-rõngaid.
Tihendusmaterjalid peavad taluma termilist halvenemist ja säilitama oma füüsikalised omadused kõrgel temperatuuril. Tihendite kahjustamise vältimiseks võib osutuda vajalikuks valida kõrgeid temperatuure taluvaid materjale, nagu PTFE või FKM, või kasutada spetsiifilisi jahutustehnikaid.
5.4 Paigaldusruum ja kulutõhusus
Paigaldusruumi mõõtmed ja vorm piiravad kasutatavate tihendite suurust ja laadi. Kui ruumi on vähe, võib nõuda kompaktsema tihendi kasutamist, näiteks O- või X-rõngast.
Tihendite valimisel on oluline tegur ka taskukohasus. Suure jõudlusega tihendite pikaajaline majanduslik kasu on suurem, kuna neil on tavaliselt pikem kasutusiga ja need nõuavad vähem hooldust, isegi kui nende esialgne maksumus võib olla suurem.
6. Plommi suuruse ja tolerantsuse tähtsus
6.1 Tihendite ja tihendisoonte paigaldamine
Optimaalseks tihendamiseks peavad tihendid sobima ideaalselt tihendi soontesse. Liiga suur tihend võib muuta paigaldamise keeruliseks või murda tihendi või tihendi soone; liiga väike tihend ei paku piisavalt survejõudu, mis põhjustab lekkeid. Järelikult tuleb tihendi suurus täpselt valida, lähtudes tihendi soone parameetritest.
Tihendi soone konstruktsioon: et tagada tihendi ühtlane kokkusurumine pärast paigaldamist, tuleks arvesse võtta tihendi suurust ja surveastet.
Paigaldusprotseduur: Õige paigaldustehnika kasutamine võib vältida tihendi kahjustamist või deformeerumist, tagades tihendusefekti.
6.2 Mõõtmete tolerantsi mõju jõudlusele
Tihendi suuruse vastuvõetava kõrvalekalde vahemikku nimetatakse mõõtmete tolerantsiks. Kui tolerantsid on liiga kitsad, võib tihend olla üle surutud, mis vähendab selle elastsust ja pikaealisust; kui tolerantsid on liiga lõdvad, ei pruugi tihend tekitada piisavalt tihendusjõudu.
Tihendusaste: tihendi paigaldusastet nimetatakse selle kokkusurumiskiiruseks ja tihendusefekti säilitamiseks on vaja kasutada õiget tihendusastet.
Vastupidavus: tihendi vastupidavust mõjutab otseselt mõõtmete tolerants. Täpsed mõõtmised tagavad tihendite stabiilse toimimise pikema aja jooksul.
6.3 Standardimine vs kohandamine
Hüdrauliliste tihendite valimisel kasutatakse sageli kahte meetodit: standardimine ja kohandamine.
Standardsed tihendid: neid tihendeid on lihtne osta ja vahetada, need sobivad enamiku levinud rakendustega ning vastavad tööstusharu või rahvusvahelistele mõõtmete ja tolerantside standarditele.
Kohandatud tihendid: teatud rakenduste või erivajadustega süsteemide jaoks võivad olla vajalikud kohandatud tihendid. Optimaalse tihendusefekti saavutamiseks saab valmistada kohandatud tihendeid, mille mõõtmed ja tolerantsid olenevad konkreetsetest töötingimustest ja jõudlusnõuetest.
Tihendite valimisel on oluline arvestada nii järjepidevust kui ka kohandamist. Kui eritellimusel valmistatud tihendid pakuvad suuremat paindlikkust ja potentsiaali jõudlust muuta, on standardsed tihendid soodsamad ja neid on lihtsam hankida.