محیط‌های کاری پر از گرد و غبار و ذرات معلق (مانند معادن، کارگاه‌های راه‌سازی، صنایع سیمان و کشاورزی) چالش بزرگی برای آب‌بندی تجهیزات مکانیکی ایجاد می‌کنند. کاسه‌نمدها در چنین شرایطی نه‌تنها باید از نشت روانکار جلوگیری کنند، بلکه باید مانعی قوی برای جلوگیری از نفوذ ذرات خارجی به شفت و یاتاقان باشند.
تماس مداوم با ذرات ساینده می‌تواند منجر به سایش لبه آب‌بندی، ایجاد شیار روی محور و کاهش شدید عمر کاری شود. بنابراین، انتخاب متریال، طراحی و روش نصب مناسب برای عملکرد بهینه کاسه‌نمد در محیط‌های گرد و خاکی ضروری است.
۱. ویژگی‌های محیط‌های گرد و خاکی
ویژگی‌های اصلی این محیط‌ها که باید در انتخاب کاسه‌نمد مدنظر قرار گیرد:
- ذرات خشک یا همراه با رطوبت (گل و لای)
- اندازه ذرات (ریز مثل گرد سیمان یا درشت مانند شن)
- سطح سایندگی بالا
- وجود دما و فشار متغیر
- احتمال براده‌برداری از محور به علت تماس طولانی‌مدت ذرات با سرعت بالا.
۲. معیارهای انتخاب بهترین کاسه‌نمد برای گرد و خاک
-
متریال مقاوم به سایش
هوا و غبار پر از ذرات سخت باید با متریالی روبه‌رو شود که مقاومت سایشی بالایی دارد. پلیمرهایی مانند NBR با فرمول مقاوم به سایش، HNBR یا پلی‌اورتان گزینه‌های عالی هستند.
-
طراحی لبه آب‌بندی چندگانه
لبه‌های Dust Lip (لبه گردگیر) علاوه بر لبه اصلی، مانع اولیه ورود گرد و خاک می‌شوند.
-
حفاظ‌های فلزی یا لاستیکی بیرونی
استفاده از شیلد یا محافظ خارجی برای جلوگیری از تماس مستقیم ذرات با ناحیه حساس.
-
روانکاری مناسب
استفاده از گریس با ویسکوزیته بالا که بین لبه آب‌بندی و گرد و خاک فاصله ایمنی ایجاد کند.
۳. متریال‌های رایج برای کاسه‌نمدهای ضد گرد و غبار
| متریال | مقاومت سایشی | مقاومت در برابر دما (°C) | مزایا | معایب | نمونه کاربرد |
|---|---|---|---|---|---|
| NBR مقاوم به سایش | خوب | -30 تا +120 | قیمت مناسب، عملکرد اثبات‌شده | مقاومت محدود به UV و اوزون | ماشین‌آلات راه‌سازی، کشاورزی |
| HNBR | بسیار خوب | -30 تا +150 | مقاومت بالاتر در برابر سایش، مقاومت شیمیایی بیشتر | کمی گران‌تر از NBR | پمپ‌های معدن، تجهیزات سنگین |
| پلی‌اورتان (PU) | عالی | -40 تا +90 | سختی و مقاومت سایشی بسیار بالا | مقاومت حرارتی متوسط | جک‌های هیدرولیک، سیلندرهای فشار بالا |
| سیلیکون تقویت‌شده | متوسط | -60 تا +200 | انعطاف‌پذیری در دماهای پایین و بالا | مقاومت سایشی کمتر نسبت به PU | ماشین‌آلات در هوای سرد |
| PTFE پرشده با الیاف | عالی | -50 تا +200 | مقاومت سایشی و شیمیایی فوق‌العاده | هزینه بالا، نیاز به دقت نصب | صنایع غذایی پر گرد و غبار (آرد، شکر) |
۴. طراحی‌های متداول برای محیط‌های گرد و خاکی
۴.۱ Double Lip (لبه دوگانه)
دارای یک لبه اصلی برای آب‌بندی سیال داخلی و یک لبه ثانویه (گردگیر) برای جلوگیری از نفوذ ذرات خارجی.
۴.۲ Metal Case Shielded Seal
دارای بدنه فلزی با روکش لاستیک و یک محافظ خارجی فلزی برای جلوگیری از ورود مستقیم ذرات.
۴.۳ Cassette Seal
شامل سیستم چندلایه آب‌بندی با محفظه گردگیر بسته و حلقه‌های ساینده‌گیر است که بیشتر در ماشین‌آلات سنگین معدنی استفاده می‌شود.
۴.۴ V-Ring
یک حلقه الاستومری ساده که روی شفت می‌چرخد و ذرات را به بیرون پرتاب می‌کند و معمولاً همراه با کاسه‌نمد اصلی استفاده می‌شود.
۵. مثال‌های صنعتی موفق
مثال ۱ – صنعت معدن:
در کامیون‌های معدنی، استفاده از کاسه‌نمدهای Cassette با متریال NBR مقاوم به سایش و فنر استیل ضدزنگ، عمر کارکرد را تا ۳ برابر نسبت به کاسه‌نمدهای تک‌لبه افزایش داد.
مثال ۲ – صنعت سیمان:
در خطوط تولید سیمان، کاسه‌نمد PTFE پرشده با گرافیت توانسته است تا ۱۸ ماه بدون خرابی کار کند، در حالی که نمونه NBR معمولی تنها ۶ ماه دوام آورده است.
مثال ۳ – تراکتورهای کشاورزی:
پلی‌اورتان به دلیل سختی و مقاومت سایشی بالا، عملکرد عالی در محیط‌های گل‌آلود و پرگرد و خاک داشته است.
۶. جدول مقایسه عملکرد متریال‌ها در شرایط گرد و خاکی
| متریال | مقاومت سایشی | مقاومت رطوبتی | انعطاف در دمای پایین | مقاومت شیمیایی | هزینه تقریبی |
|---|---|---|---|---|---|
| NBR مقاوم به سایش | خوب | متوسط | خوب | متوسط | پایین |
| HNBR | بسیار خوب | متوسط | خوب | خوب | متوسط |
| پلی‌اورتان (PU) | عالی | عالی | متوسط | متوسط | متوسط |
| سیلیکون تقویت‌شده | متوسط | خوب | عالی | متوسط | بالا |
| PTFE پرشده | عالی | عالی | خوب | عالی | بالا |
۷. نکات نگهداری و بازرسی
- تمیزکاری دوره‌ای محیط اطراف کاسه‌نمد برای جلوگیری از تجمع زیاد ذرات در محل تماس لبه.
- استفاده از روانکار مناسب با ویسکوزیته کافی برای ایجاد حائل فیزیکی.
- بررسی سلامت لبه گردگیر و تعویض پیشگیرانه قبل از بروز نشتی.
- بازرسی محور برای اطمینان از عدم ایجاد شیار یا آسیب سطح.
۸. توصیه‌های تخصصی انتخاب
- اگر غلظت گرد و غبار بالا و ذرات بسیار ساینده هستند، از پلی‌اورتان یا PTFE پرشده استفاده کنید.
- برای ماشین‌آلات با تماس مکرر با گل و آب، HNBR یا PU بهترین عملکرد را دارند.
- در دماهای خیلی پایین یا خیلی بالا، سیلیکون تقویت‌شده یا PTFE مناسب‌تر است.
- اگر هزینه محدودیت دارد، NBR مقاوم به سایش انتخاب اقتصادی و نسبتاً مطمئن است.
جمع‌بندی
در محیط‌های گرد و خاکی، عامل اصلی خرابی کاسه‌نمد سایش لبه آب‌بندی و نفوذ ذرات به محفظه داخلی است. انتخاب هوشمندانه متریال مقاوم به سایش، استفاده از طراحی دو یا چند لبه، افزودن لایه‌های حفاظتی و نگهداری منظم، کلید افزایش عمر و کارایی کاسه‌نمد است.
با توجه به شرایط کاری، HNBR و پلی‌اورتان برای محیط‌های پر سایش بهترین انتخاب هستند، در حالی که PTFE پرشده با الیاف مقاومت شیمیایی و حرارتی بالایی برای صنایع خاص فراهم می‌کند. برای کاربردهای عمومی‌تر و اقتصادی، NBR مقاوم به سایش همچنان گزینه‌ای پرکاربرد است.
