Chức năng và đặc điểm hiệu suất của Vòng bịt bụi (Vòng chống bụi)
Vòng bụi là bộ phận làm kín lõi thiết yếu cho đầu cần piston của xi lanh thủy lực. Tất cả các cụm xi lanh thủy lực tiêu chuẩn đều phải có vòng đệm kín bụi. Trong hành trình rút lại của thanh piston, môi ngoài của vòng bụi sẽ loại bỏ các chất gây ô nhiễm bên ngoài như bùn, bụi, mảnh vụn, sương nước và các hạt kim loại bám vào thành ngoài của thanh piston, ngăn tạp chất xâm nhập vào khoang và tránh trầy xước và mòn trên vòng đệm chính và ống dẫn hướng bởi các hạt cứng. Vòng bụi composite tác động kép tích hợp chức năng bịt kín bụi và phụ trợ. Môi bụi bên ngoài chặn các chất gây ô nhiễm bên ngoài, trong khi môi bịt kín phụ bên trong sẽ loại bỏ màng dầu thừa bám vào bề mặt cần piston, để lại độ dày màng dầu bôi trơn thích hợp, giảm rò rỉ dầu thủy lực và cải thiện độ tin cậy bịt kín khoang tổng thể.
Phớt bụi là thành phần quan trọng để bảo vệ hệ thống thủy lực. Nếu bụi xâm nhập vào khoang thủy lực, nó không chỉ làm tăng tốc độ hao mòn bất thường của phốt chính mà còn làm hỏng bề mặt làm việc của ống dẫn hướng và thanh piston. Các tạp chất tách ra trộn với dầu thủy lực sau đó có thể xâm nhập vào các bộ phận thủy lực chính xác như bơm thủy lực, van định hướng và van giảm áp, gây kẹt lõi van, làm hỏng các bộ phận phân phối dòng chảy bên trong của máy bơm, rò rỉ bên trong quá mức cũng như gây ra tiếng ồn và trục trặc bất thường. Trong trường hợp nghiêm trọng, nó có thể trực tiếp dẫn đến hỏng hóc và ngừng hoạt động của các bộ phận thủy lực. Phốt bụi đủ tiêu chuẩn có thể loại bỏ chính xác các tạp chất rắn khỏi thành ngoài của cần piston trong khi vẫn giữ lại một lượng nhỏ màng dầu bôi trơn trên bề mặt cần piston. Màng dầu dư này cung cấp chất bôi trơn lỏng giữa môi bịt kín và cần piston, làm giảm đáng kể tổn thất ma sát khô ở môi và kéo dài tuổi thọ của toàn bộ cụm làm kín.
Thiết kế phốt bụi phải xem xét cả sự thích ứng động với trục và việc bịt kín tĩnh trong rãnh: kích thước bên ngoài phải khớp với đường kính ngoài của cần piston để đạt được khả năng loại bỏ và bịt kín bụi động; đường kính ngoài của vòng ngoài phải vừa khít với rãnh lắp đặt để tránh các khe hở và tạp chất xuất hiện trên vòng ngoài dưới sự co ngót ở nhiệt độ thấp và tác động của áp suất dầu.
1. Hiệu suất năng động
Môi bịt kín bụi chất lượng cao phải duy trì lực kẹp xuyên tâm ổn định và có thể kiểm soát để đảm bảo vừa khít với bề mặt cần piston trong toàn bộ hành trình. Vật liệu polymer có độ cứng cao, độ đàn hồi cao là lựa chọn ưu tiên để đạt được hiệu suất này. **Shore 94A polyurethane (PU)** là vật liệu phổ biến cho phớt chắn bụi, có mô đun cao, chống mài mòn tuyệt vời, chống biến dạng đùn, chống ngâm dầu khoáng và chống ăn mòn bùn và nước. Nó phù hợp với nhiệt độ môi trường từ -40oC đến +100oC và được áp dụng rộng rãi cho hầu hết các điều kiện làm việc trong máy móc kỹ thuật, máy ép phun, xi lanh khai thác mỏ và thiết bị thủy lực luyện kim. Các loại polyurethane biến tính cũng có thể được mở rộng đến điều kiện nhiệt độ cao ngắn hạn lên tới 120oC.
2. Hiệu suất cài đặt tĩnh
Phớt bụi tác động đơn không khung, khi được lắp ráp bằng rãnh hở, thường có kết cấu lỏng lẻo, chỉ dựa vào sự tiếp xúc giữa môi bịt và cần piston để tạo thành lực kẹp chống bụi. Không có sự siết chặt trước giữa vòng ngoài của phớt chắn bụi và thành trong của rãnh. Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống, hợp chất cao su co lại, khiến đường kính ngoài của phớt bụi co lại. Điều này tạo ra một khe hở hình khuyên giữa vòng ngoài và thành rãnh, khiến bùn, nước và bụi bên ngoài dễ dàng thấm vào xi lanh. Trong giai đoạn thiết kế sản phẩm, cần phải bù đắp thiết kế thông qua việc tối ưu hóa độ vừa vặn của đường kính ngoài, sửa đổi công thức hợp chất cao su và làm dày cấu trúc mặt cắt ngang để tránh các khuyết tật rò rỉ ở nhiệt độ thấp và bụi xâm nhập. Đối với các điều kiện vận hành khắc nghiệt ở áp suất cao và nhiệt độ thấp, phớt chắn bụi có khung kim loại bên ngoài được ưu tiên sử dụng để loại bỏ các mối nguy hiểm tiềm ẩn do các khoảng trống rãnh.
II. Tổng quan về Phớt composite xi lanh thủy lực
Phớt composite xi lanh thủy lực thường sử dụng cấu trúc vòng chữ O xếp chồng lên nhau và phớt môi có hình dạng không đều. Vòng chữ O đóng vai trò như một đế tải trước đàn hồi, kết hợp với các gioăng hình vuông, hình chữ U, hình chữ Y, hình YX và hình dạng không đều không chuẩn. Sự phục hồi của vòng chữ O dưới áp suất liên tục cung cấp tải trước xuyên tâm cho vòng đệm môi, thích ứng với các điều kiện vận hành xi lanh phức tạp như áp suất trung bình-cao, áp suất xen kẽ và chuyển động tịnh tiến tốc độ cao-thấp. Đây là giải pháp bịt kín chủ đạo cho xi lanh thủy lực hạng nặng.
1. Con dấu hình chữ U
Phớt hình chữ U là phớt chặn trục/lỗ khoan kiểu môi cổ điển dành cho xi lanh thủy lực, thích hợp cho các ứng dụng bịt kín thanh piston và piston. Trong điều kiện áp suất thấp, việc bịt kín tiếp xúc đạt được nhờ sự vừa khít của môi, dẫn đến diện tích tiếp xúc bịt kín nhỏ và lực cản ma sát ban đầu thấp. Khi áp suất trung bình tăng lên, áp suất dầu đi vào khoang bên trong của vòng hình chữ U, đẩy môi ra ngoài. Điều này làm tăng biến dạng đàn hồi của môi và lực kẹp hướng tâm tăng đồng bộ với áp suất, liên tục mở rộng bề mặt tiếp xúc bịt kín cho đến khi toàn bộ thành bên của vòng hình chữ U bám chặt hoàn toàn vào bề mặt bịt kín, đạt được độ kín áp suất cao đáng tin cậy.
Nhược điểm: Phớt hình chữ U dễ bị xoắn, lăn, lệch trục khi chỉ chịu áp lực. Trong điều kiện áp suất cao, chúng phải được ghép nối với các vòng giữ/vòng đỡ bằng đồng thiếc chống mài mòn để hạn chế chuyển động. Lực cản ma sát tăng đáng kể khi tăng áp suất trung bình. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các xi lanh pittông tốc độ thấp, áp suất thấp, chẳng hạn như xi lanh máy móc nông nghiệp nhẹ và xi lanh thủy lực kẹp nhỏ.
2. Vòng đệm hình chữ Y
Con dấu này đạt được độ kín bằng cách có hai môi mở của nó bám chặt vào bề mặt bịt kín của thanh xi lanh/piston. Nó có thể được sử dụng một mình trong điều kiện hoạt động tiêu chuẩn mà không cần vòng giữ bổ sung. Ưu điểm toàn diện của nó bao gồm hiệu suất bịt kín tuyệt vời, ma sát thấp trong quá trình vận hành, khả năng chịu áp suất xen kẽ, vận hành trơn tru và tuổi thọ dài. Nó phù hợp cho các xi lanh thủy lực áp suất xen kẽ đường kính lớn, hành trình dài và tốc độ cao, và được sử dụng rộng rãi trong các xi lanh thủy lực chính của máy xây dựng và xi lanh thủy lực của thiết bị vệ sinh.
3. Vòng đệm hình chữ YX
Vòng đệm kiểu YX là vòng đệm chữ Y có mặt cắt ngang được sửa đổi, tăng chiều cao với tỷ lệ chiều cao trên chiều rộng > 2. Nó phân biệt giữa YX sử dụng trục (phớt thanh piston) và YX sử dụng lỗ khoan (phớt piston). Chiều cao của môi bịt kín ở cả hai bên không nhất quán (môi làm việc cao hơn, môi không hoạt động thấp hơn và hạn chế hơn). Kế thừa tất cả ưu điểm bịt kín của vòng chữ Y, môi dưới không hoạt động đóng vai trò hạn chế và chống lật. Nó có thể được lắp ráp một mình để tránh lăn và xoắn. Khả năng chịu áp lực và độ ổn định tốc độ cao được nâng cấp rất nhiều. Nó phù hợp cho các xi lanh thủy lực hạng nặng có áp suất dầu xen kẽ áp suất cao, tần số cao và chuyển động tịnh tiến tốc độ cao. Nó là loại phớt được ưu tiên sử dụng cho xi lanh trong khai thác mỏ, xe hạng nặng và thiết bị luyện kim.