Ako optimalizovať povrchovú úpravu a koeficient trenia v pneumatických systémoch

V oblasti rýchlej{0}}priemyselnej automatizácie závisí rozdiel medzi vysoko presnou montážnou linkou a neustálymi problémami s údržbou len na niekoľkých mikrónoch kvality povrchu. Súčasné pneumatické systémy, ktoré sú známe svojimi rýchlymi a opakujúcimi sa pohybmi, kladú značný dôraz na dynamické tesnenia. Keď je pneumatický valec dlhší čas nečinný, elastomér sa prilepí na kontaktný povrch, čo vedie k situácii označovanej ako Stick-Slip Effect.

Ak koeficient trenia nie je dôsledne regulovaný, systém zaznamená „prilepenie“-náhly náraz pri štarte, ktorý vedie k nepresnostiam polohovania, nadmernému hromadeniu tepla a predčasnému opotrebovaniu tesniacej hrany. Pre inžinierov si efektívne riadenie dynamického tesnenia vyžaduje dôkladné pochopenie tribologických interakcií medzi elastomérom a kovovou povrchovou úpravou.

Z inžinierskeho hľadiska,Koeficient trenia (μ)je pomer sily trenia medzi dvoma telesami k sile, ktorá ich k sebe pritláča. Vo vede o polyméroch však musíme rozlišovať medzi dvoma kritickými fázami:

Prielomové trenie (statické):Počiatočná sila potrebná na prekonanie molekulárnej adhézie medzi tesnením a stenou valca. Toto je zvyčajne výrazne vyššie ako trenie pri behu kvôli viskoelastickej povahe gumy, ktorá jej umožňuje v priebehu času zatekať do mikroskopických úžľabiek spojovacieho povrchu.

Bežecké trenie (kinetické):Sila počas nepretržitého pohybu.

Vo vysoko presnom pneumatickom rozvádzači vedie vysoké trenie k „oneskoreniu odozvy“. Systém vyžaduje väčší tlak, aby sa začal pohybovať, než aby sa pohyboval, čo vedie k nestabilnému oscilačnému pohybu, ktorý môže poškodiť citlivé robotické komponenty.

Gumové trenie je jedinečné, pretože pozostáva z dvoch komponentov:priľnavosťadeformácia. Adhézia nastáva na molekulárnej úrovni, kde sa elastomérne reťazce viažu s párovacím povrchom. Deformačné trenie nastáva, keď je guma "oraná" drsnosťou povrchu valca.

Na optimalizáciu výkonu sa zameriavame naMikro-geometriapovrchu tesnenia. Vytvorením špecifickej povrchovej textúry funguje tesnenie ako mikroskopický zásobník na mazanie. Keď sa tesnenie pohybuje vysokou rýchlosťou, nasáva mazivo z týchto žliabkov a vytvára aHydrodynamický mazací film. Tento tenký film oleja alebo maziva oddeľuje gumu od kovu a účinne nahrádza trenie „tuhé-na-pevné“ trenie „kvapalným“, ktoré je rádovo nižšie.

OQINGDAO BRIGHT RUBBER & PLASTIC CO., LTD, využívame tri hlavné stratégie na minimalizáciu trenia a zabránenie priľnavosti:

Vnútorné mazanie (NBR-nízke trenie):Nitrilové (NBR) zlúčeniny formulujeme s vnútornými prísadami, ako je grafit, disulfid molybdénu (MoS2) alebo mikro{0}}prášky PTFE. Keďže sa tesnenie počas svojej životnosti mierne opotrebováva, tieto mazivá migrujú na povrch a poskytujú nepretržité, samomazacie rozhranie.

Tesnenia uzáverov PTFE (guma/kompozity PTFE):Pre aplikácie vyžadujúce takmer-nulovú priľnavosť používame kompozitný dizajn. Posuvný krúžok z PTFE (polytetrafluóretylénu) sa stará o dynamické rozhranie, zatiaľ čo elastomérny O-krúžok poskytuje potrebnú „energizujúcu“ silu na udržanie tesnenia. Toto spája svet-triedne nízke trenie PTFE s elastickou pamäťou NBR alebo FKM.

Povrchové úpravy (halogenácia):Na zníženie prirodzenej "lepkavosti" gumy používameHalogenácia(zvyčajne chlórovanie). Tento proces upravuje molekulárnu štruktúru povrchu tesnenia, zvyšuje jeho tvrdosť a znižuje povrchovú energiu. Výsledkom je „hladký“ povrch, ktorý odoláva prilepeniu aj po dlhšej nečinnosti.

Účinnosť dynamického tesnenia vo veľkej miere závisí od povrchovej úpravy. Odporúčame aDrsnosť povrchu (Ra)z0,1 až 0,4μmpre vŕtanie valca alebo tyč.

Ak je povrch príliš hladký (Ra<0.1μm):Mazací film sa nemôže vytvoriť, čo vedie k saciemu- efektu podobnému podtlaku, ktorý drasticky zvyšuje lámavé trenie.

Ak je povrch príliš drsný (Ra>0.4μm):Vrcholy kovového povrchu pôsobia ako pilník, rýchlo obrusujú tesniaci okraj a spôsobujú netesnosti.

ďalejTvrdosť(merané v Shore A) hrá kľúčovú úlohu. Tvrdšia zmes (napr. 85 Shore A) vykazuje menšiu kontaktnú plochu pod tlakom, čo vo všeobecnosti znižuje celkové trenie. Vyžaduje si to však uloženie s vyšším presahom, aby sa zachovalo tesnenie, čo môže zvýšiť lokalizované napätie. Tieto faktory zvyčajne vyvažujeme zameraním sa na rozsah 70-80 Shore A pre väčšinu pneumatických aplikácií.

Aplikačné scenáre pre vysoko{0}}dynamické pečate

Vysokorýchlostné{0}pneumatické posúvače:Nevyhnutné pre roboty na výber-a{1}}umiestnenie, kde sa časy cyklu merajú v milisekundách.

Robotické ramená pre priemyselnú automatizáciu:Tesnenia v kĺboch ​​a ovládačoch musia poskytovať konzistentný krútiaci moment, aby sa zabezpečil plynulý, ľudský-pohyb.

Vysokofrekvenčné{0}hydraulické/pneumatické rozvádzače:Tam, kde sa cievka ventilu musí posunúť tisíckrát za hodinu bez „prilepenia“ v otvorenej alebo zatvorenej polohe.

Zvládnutie dynamického tesnenia nie je len o výbere materiálu; ide o vytvorenie tribologického systému. Kombináciou špecializovaných kompozitov NBR/PTFE s pokročilými povrchovými úpravami, ako je halogenácia,QINGDAO BRIGHT RUBBER & PLASTIC CO., LTDpomáha výrobcom eliminovať kĺzavý{0} efekt a predĺžiť životnosť ich automatizovaných systémov.

Ak vaša výrobná linka zaznamenáva nepravidelný pohyb alebo predčasné zlyhanie tesnenia, kontaktujte náš technický tím. Poskytujeme vlastné testovanie CoF a optimalizáciu materiálu, aby sme zabezpečili, že vaše pneumatické systémy budú fungovať s maximálnou presnosťou a minimálnym trením.