Kako optimizirati površinsko obdelavo in koeficient trenja v pnevmatskih sistemih

V kraljestvu hitre-industrijske avtomatizacije je razlika med zelo natančno tekočo linijo in težavami s stalnim vzdrževanjem pogosto odvisna od le nekaj mikronov kakovosti površine. Sodobni pnevmatski sistemi, ki so znani po svojih hitrih in ponavljajočih se gibih, močno obremenjujejo dinamična tesnila. Ko je pnevmatski cilinder nekaj časa v mirovanju, se elastomer oprime kontaktne površine, kar povzroči stanje, imenovano Stick{3}}Slip Effect.

Če koeficient trenja ni natančno reguliran, sistem doživi "stiction"-nenaden sunek ob zagonu, ki vodi do netočnosti pri pozicioniranju, čezmernega kopičenja toplote in zgodnje obrabe tesnilnega roba. Za inženirje je za učinkovito upravljanje dinamičnega tesnjenja potrebno temeljito razumevanje triboloških interakcij med elastomerom in kovinsko površino.

V inženirskem smislu jeKoeficient trenja (μ)je razmerje med silo trenja med dvema telesoma in silo, ki ju pritiska skupaj. Vendar moramo v znanosti o polimerih razlikovati med dvema kritičnima fazama:

Trenje preboja (statično):Začetna sila, ki je potrebna za premagovanje molekularne adhezije med tesnilom in steno cilindra. To je zaradi viskoelastične narave gume, ki ji omogoča, da sčasoma teče v mikroskopske vdolbine na parni površini, običajno precej višje od tekalnega trenja.

Tekaško trenje (kinetično):Sila, ki se pojavi med neprekinjenim gibanjem.

V visoko{0}}natančnem pnevmatskem razdelilniku visoko trenje pri prelomu povzroči "zamik odziva". Sistem potrebuje več pritiska, da se začne premikati, kot pa, da se premika, kar ima za posledico nestabilno, nihajoče gibanje, ki lahko poškoduje občutljive robotske komponente.

Gumijasto trenje je edinstveno, saj je sestavljeno iz dveh komponent:adhezijaindeformacija. Do adhezije pride na molekularni ravni, kjer se elastomerne verige povežejo s površino parjenja. Deformacijsko trenje nastane, ko gumo »preorje« površinska hrapavost valja.

Za optimizacijo delovanja se osredotočamo naMikro-geometrijapovršine tesnila. Z oblikovanjem specifične teksture površine tesnilo deluje kot mikroskopski rezervoar za mazanje. Ko se tesnilo premika pri visokih hitrostih, črpa mazivo iz teh dolin in ustvarja aHidrodinamični mazalni film. Ta tanek film olja ali masti ločuje gumo od kovine in učinkovito nadomešča trenje "trdno-v-trdno" s "tekočim" trenjem, ki je za rede velikosti nižje.

priQINGDAO BRIGHT RUBBER&PLASTIC CO., LTD, uporabljamo tri glavne strategije za zmanjšanje trenja in preprečevanje stiskanja:

Notranje mazanje (NBR z nizkim-trenjem):Nitrilne (NBR) spojine oblikujemo z notranjimi dodatki, kot so grafit, molibdenov disulfid (MoS2) ali PTFE mikro{0}}praški. Ko se tesnilo med življenjsko dobo rahlo obrabi, se ta maziva preselijo na površino in zagotovijo neprekinjen, samo-mazalni vmesnik.

Tesnila pokrova PTFE (kompoziti guma/PTFE):Za aplikacije, ki zahtevajo skoraj-nič oprijema, uporabljamo sestavljeno zasnovo. PTFE (politetrafluoroetilen) drsni obroč skrbi za dinamični vmesnik, medtem ko elastomerni O-obroč zagotavlja potrebno "energijsko" silo za vzdrževanje tesnila. To združuje svetovno{4}}nizko trenje PTFE z elastičnim spominom NBR ali FKM.

Površinske obdelave (halogeniranje):Za zmanjšanje inherentne "lepljivosti" gume uporabljamoHalogeniranje(običajno kloriranje). Ta postopek spremeni molekularno strukturo površine tesnila, poveča njegovo trdoto in zmanjša površinsko energijo. Rezultat je "gladka" površina, ki je odporna na lepljenje tudi po dolgih obdobjih nedejavnosti.

Učinkovitost dinamičnega tesnila je močno odvisna od končne obdelave prilegajoče se površine. Priporočamo aHrapavost površine (Ra)od0,1 do 0,4μmza izvrtino cilindra ali palico.

Če je površina preveč gladka (Ra<0.1μm):Mazalni film se ne more oblikovati, kar povzroči-vakuumski sesalni učinek, ki drastično poveča trenje pri zlomu.

Če je površina pregroba (Ra>0.4μm):Konice kovinske površine delujejo kot pila, hitro odrgnejo tesnilni rob in povzročijo puščanje.

Poleg tegaTrdota(merjeno v Shore A) igra ključno vlogo. Trša zmes (npr. 85 Shore A) ima pod pritiskom manjšo kontaktno površino, kar na splošno zmanjša skupno trenje. Vendar pa je za ohranitev tesnila potrebno večje interferenčno prileganje, kar lahko poveča lokalizirano obremenitev. Te dejavnike običajno uravnotežimo tako, da za večino pnevmatskih aplikacij ciljamo na območje 70–80 Shore A.

Scenariji uporabe za visoko-dinamična tesnila

Visoko{0}}hitrostni pnevmatski drsniki:Bistvenega pomena za robote za pobiranje in-dajanje, kjer se časi ciklov merijo v milisekundah.

Robotske roke za industrijsko avtomatizacijo:Tesnila v sklepih in aktuatorjih morajo zagotavljati dosleden navor, da se zagotovi nemoteno,-človeško gibanje.

Visokofrekvenčni-hidravlični/pnevmatski razdelilniki:Kjer se mora tuljava ventila premakniti tisočkrat na uro, ne da bi se "zataknila" v odprtem ali zaprtem položaju.

Obvladovanje dinamičnega tesnjenja ne pomeni le izbire materiala; gre za inženiring tribološkega sistema. S kombinacijo specializiranih NBR/PTFE kompozitov z naprednimi površinskimi obdelavami, kot je halogeniranje,QINGDAO BRIGHT RUBBER&PLASTIC CO., LTDproizvajalcem pomaga odpraviti učinek zdrsa in podaljša življenjsko dobo njihovih avtomatiziranih sistemov.

Če se vaša proizvodna linija srečuje z neenakomernim gibanjem ali prezgodnjo odpovedjo tesnila, se obrnite na našo inženirsko ekipo. Nudimo testiranje CoF po meri in optimizacijo materialov, da zagotovimo, da vaši pnevmatski sistemi delujejo z največjo natančnostjo in minimalnim trenjem.