בתחום איטום הצירים הסיבוביים התעשייתיים, ה...אטם שמן בעל שתי שפתיים (כולל שפת איטום ראשית המופעלת על ידי קפיץ בירית, שפת אבק משנית ומארז נירוסטה)הוא פתרון איטום קלאסי, אמין ונמצא בשימוש נרחב. עיצובו משלב בצורה גאונית מספר אלמנטים מרכזיים כדי להתמודד עם אתגרי איטום בתנאי הפעלה מורכבים. מאמר זה מספק ניתוח מעמיק של יתרונותיו המבניים, פונקציות הרכיבים העיקריות, בחירת החומרים והיישומים האופייניים שלו.
א. יתרונות מבניים ותפקודים של רכיבי ליבה
- מעטפת נירוסטה: היסוד הקשיח
- פונקציה:משמש כ"עמוד השדרה", ומספקמבנה תמיכה קשיחכדי להבטיח יציבות ממדית כוללת ועמידות בפני עיוות במהלך ההתקנה והשימוש.
- יתרונות:
- חוזק וקשיחות גבוהים:עומד בכוחות התקנה, אקסצנטריות של הציר ולחץ המערכת, ומונע עיוות של האטם.
- יציבות ממדית:מבטיח התאמה הדוקה ויציבה (התאמת הפרעה) בין קוטר חיצוני של האטם לקדח הבית, ומספק אמיןאיטום סטטי.
- עמידות ואריכות ימים משופרות:מגן על גוף האלסטומר מפני נזק מכני, ומאריך את חיי האטם. בהשוואה למארזי ברזל או פלסטיק,פלדת אל-חלד (בדרך כלל 304, 316L) מציעה עמידות מעולה בפני קורוזיה, מה שהופך אותו מתאים לסביבות לחות או קורוזיביות קלות.
- שפת איטום ראשית (עם קפיץ בירית): לב האיטום
- פונקציה:ממוקם בצד הפנימי של האטם, הוא יוצר מגע ישיר עם הציר המסתובב, בעיקרמניעת דליפה חיצונית של מדיה פנימית(שמן סיכה/גריז).
- מבנה:עשוי מחומר אלסטומרי, כוללקפיץ בירית היקפי(בדרך כלל טבעת פתוחה מפותלת מפלדת אל-חלד) הממוקמת בחריץ בצד האחורי שלה (צד האוויר).
- פונקציה קריטית של הקפיץ:
- מספק כוח רדיאלי רציף:האביבמפעיל מתח רדיאלי באופן רציףלשפה הראשית, תוך שמירה על לחץ מגע רדיאלי קבוע ("כוח אחיזה") כנגד הציר.
- מפצה דינמית על שחיקה והרפיה:זהו ה-ערך מכריעשל הקפיץ. במהלך הפעולה, אלסטומר השפה הראשי נשחק עקב חיכוך וחווה הרפיית מתח (אובדן גמישות) תחת חום/לחץ. כוח הקפיץמפצה אוטומטית על אובדן חומר זה ועל גמישות מופחתת, שמירה על מגע הדוק בין השפה לפיר ומניעת דליפה מוקדמת.
- מסתגל למרחק/אקסצנטריות של הציר:הקפיץ מאפשר לשפה הראשיתלהתאים לתנועות פיר קלות(אקסצנטריות, ריצה), שמירה על אטימה יעילה.
- מבטיח איטום בלחץ נמוך:כאשר לחץ המערכת נמוך או אפס (למשל, הפעלה, כיבוי), הכוח הרדיאלי של הקפיץ הופך ל...מנגנון ראשונימניעת חלחול של מדיה.
- מטרת עיצוב:להשיגאיטום מדיה דינמי אמין ועמיד לאורך זמן, טיפול בלחץ פנימי של המדיה (בדרך כלל נמוך, המסתמך בעיקר על לחץ קפיץ + מגע) וניהול חום הנגרם מחיכוך.
- שפת אבק משנית: המחסום מפני פלישה חיצונית
- פונקציה:ממוקם בצד החיצוני של שפת האיטום הראשית (בכיוון הפנים לסביבה החיצונית), הואמונע חדירת מזהמים חיצוניים(אבק, לכלוך, לחות, חול).
- מבנה:עשוי מאותו חומר אלסטומר (או לפעמים שונה) כמו השפה הראשית,בדרך כלל ללא קפיץ.
- עקרון פעולה:
- קשר ראשוני וגירוד:שומר על לחץ מגע קל של עומס מקדים (נמוך יותר מהשפה הראשית, בהסתמך בעיקר על גמישות האלסטומר).
- מחסום פיזי:יוצר "מרזב" (חריץ לסגירת לכלוך בין שתי השפתיים) ש...מגרד ומלכודמזהמים נעים לאורך פני השטח של הציר. מזהמים נצמדים בחריץ או נפלטים החוצה.
- מגן על השפה הראשית: זוהי המטרה האולטימטיבית.על ידי הגנה על שפת האיטום הראשית מפני פסולת חיצונית שוחקת,מפחית משמעותית את הבלאי והנזק, ומאריך ביעילות את חיי השפה הראשית ואת כל האטם.
יתרונות כלליים של עיצוב שפתיים כפולות:
- הגנה כפולה:שפה ראשית שומרת על שמן/נוזל פנימי, שפה לאבק מונעת מזהמים - מספקתהגנה "מבפנים החוצה ומבחוץ פנימה".
- שיפור סינרגטי:שפת האבק מגנה על השפה הראשית ומאריכה את חייה; המארז מספק יציבות; הקפיץ מבטיח ביצועי שפה עקביים.סינרג'י משפרת את אמינות האיטום הכוללת ואת אורך החיים.
- תחולה רחבה:מבנה קלאסי המתאים למגוון רחב של תרחישים, במיוחדסביבות עם סיכוני זיהום חיצוניים.
- אמינות מוכחת:פתרון תעשייתי ותיק עם ביצועים יציבים וצפויים.
II. בחירת חומרי ליבה והשוואת ביצועים
ביצועי האטם תלויים במידה רבה בחומר. בחירת החומר משתנה בהתאם לרכיב (שפתיים, מעטפת). המעטפת עשויה בבירור מפלדת אל-חלד (304/316L). בחירת חומר השפתיים תלויה בתנאי ההפעלה:
| חומר שפתיים | מאפייני ביצועים מרכזיים | תחומי יישום אופייניים |
|---|---|---|
| גומי ניטריל (NBR) | עמידות מצוינת לשמנים מינרליים, חומרי סיכה, בנזיןעמידות טובה בפני שחיקה; עלות נמוכה;טווח טמפרטורות מוגבל (-30~100°C)עמידות בינונית לאוזון/בליה | מיסבי גלגלים, תיבות הילוכים לרכב/חקלאותציוד תעשייתי כללי; משאבות (סביבה קלה) |
| פלואוראלסטומר (FKM) | עמידות יוצאת דופן לטמפרטורות גבוהות (≈-20~250°C); עמידות יוצאת דופן לדלקים/שמנים/כימיקלים/ממסיםעמידות מצוינת בפני אוזון/בליה; דחיסה נמוכה (בחלק מהדרגות) | אטמי גל ארכובה/קדמיים/אחוריים של מנוע רכב, מגדשי טורבו; משאבות כימיות, מיסבי מאוורר לטמפרטורה גבוההציוד לטמפרטורות גבוהות |
| גומי אקרילט (ACM) | עמידות טובה לשמנים חמים/שמני גיר/ATF (≈-25~175°C); עמידות מצוינת לאוזון;עמידות נמוכה לטמפרטורות נמוכות/מים/ממסים אסטרים | מערכת הנעה לרכב (צירים בצד תיבת ההילוכים, צירי סרנים)מערכת הנעה של מכונות בנייה; דיפרנציאלים |
| ניטריל מוקשה (HNBR) | עמידות גבוהה לשחיקה/חוזק/עמידות בשמן חם לעומת NBR (-40~150°C)עמידות שמן דומה ל-NBR; עמידות מצוינת בפני אוזון/מזג אוויר; עלות גבוהה יותר מ-NBR | תיבות הילוכים במהירות גבוהה ועמידות, מדחסי מזגן לרכביישומים תובעניים הדורשים שדרוג מ-NBR |
| גומי סיליקון (VMQ) | טווח טמפרטורות רחב במיוחד (-60~225°C); גמישות גבוההדחיסה נמוכה; בידוד/עמידות מעולה בפני מזג אוויר;עמידות נמוכה לשמן/ממסחוזק נמוך | מיסבים לציוד מזון/פרמצבטיקה, אטמים במהירות גבוהה/בעומס נמוך, מאווררים/מנועים לטמפרטורה גבוההציוד קריוגני |
- שיקולי בחירה:קבע סדר עדיפויותתאימות מדיה ראשונית(שמן, גריז, דלק, כימיקלים),טווח טמפרטורות הפעלה, ודרישות עמידות בפני שחיקהעלות וגורמים סביבתיים (למשל, איכות מזון) גם הם חשובים. חומר שפת האבק הוא בדרך כלל זהה לשפה הראשית, או לפעמים אפשרות עמידה יותר בפני שחיקה/חסכונית יותר.
ג. אזורי יישום אופייניים
הודות לעיצוב המחסום הכפול היעיל שלו, "איטום + איטום", אנרגיית קפיץ אמינה ותמיכה קשיחה במעטפת, אטם השמן בעל שתי השפות נמצא בשימוש נרחב בסביבות קשות הנוטות לאבק, בוץ, התזות מים וזיהום חצץ:
- רכב ותחבורה:
- אטמי מיסב ציר הגלגל(יישום קלאסי לאי ניקוז אבק/מים).
- מנוע:אטמים ראשיים קדמיים/אחוריים של גל ארכובה (דורשים עמידות לטמפרטורה גבוהה/שמן), אטמי גל זיזים.
- תיבת הילוכים/מערכת הנעה:אטמי ציר כניסה/פלט, אטמי ציר סרן.
- מערכות היגוי, סרני הנעה/דיפרנציאל.
- ציוד בנייה וחקלאות:
- הנעות סופיות, מיסבי נדנדה, צירים של מנוע הידראוליעל מחפרים, מעמיסים, דחפורים (חשופים ללכלוך, בוץ, מים).
- מיסבי תחתית, צירי מערכת הנעהעל טרקטורים, קוצרים (סביבות עם אבק/בוץ גבוה).
- ציוד תעשייתי:
- בתי מיסב למאוורר/מפוח תעשייתי(במיוחד בסביבות מאובקות).
- אטמי ציר המשאבה(חשוף ללחות).
- תיבת הילוכים/מפחיתאטמי ציר כניסה/פלט.
- מיסבים של מכונות כרייה(אבק קיצוני, פגיעות).
- טחנת נייר, ציוד למפעל פלדה(חום, לחות, אבק).
- אחרים:
- הארכות קטנות של ציר מנוע חשמלי.
- רכיבי תיבת הילוכים כללייםהדורשים הגנה על מיסבים מפני זיהום.
מַסְקָנָה
אטם השמן בעל שתי השפות (שפתיים ראשיות המופעלות על ידי קפיץ + שפת אבק + מעטפת נירוסטה) משיג את המטרות הכפולות של בלימת חומרים פנימיים והגנה על הסביבה החיצונית באמצעות תפקידים מבניים מוגדרים היטב: המעטפת מייצבת את הצורה, הקפיץ מניע פיצוי דינמי של השפה הראשית, ושפת האבק יוצרת את מחסום ההדרה. הבנת כוונת התכנון והגבולות התפקודיים של כל חלק - במיוחד הפיצוי המתמשך של הקפיץ על שחיקה/הרפיה ותפקידה הקריטי של שפת האבק בהגנה על השפה הראשית מפני שחיקה שוחקת - יחד עם בחירה נכונה של חומר שפתיים (NBR, FKM, ACM, HNBR, VMQ) בהתבסס על תנאים בפועל (חומרים, טמפרטורה, רמת זיהום) היא קריטית להבטחת ביצועים אמינים לטווח ארוך ביישומי איטום סיבוביים מגוונים. תכנון בוגר ויעיל זה נותר פתרון איטום חיוני להגנה על פעולת הציוד בסביבות מאתגרות.
זמן פרסום: 26 ביולי 2025