کاسه نمد
کاسه نمد قطعه‌ای است که در همه سیستم‌های هیدرولیکی از جمله پمپ‌ها، پیستون‌ها و اتصالات مختلف قابل استفاده است. البته در برخی منابع واژه «Oil Seal» که در زبان فارسی به نام کاسه نمد ترجمه گردیده، به سایر سیستم‌های آب‌بندی مثل «اورینگ» (O-ring) هم گفته می‌شود اما در زبان فارسی به طور معمول به این نوع از آب‌بندها «اورینگ» گفته می شودی. کاسه نمد برای جلوگیری از روغن‌ریزی شفت‌ها و یاتاقان‌ها و همچنین محافظت این قطعات در مقابل آلودگی و گرد و غبار مورد استفاده می گیرد.
کاسه نمد به صورت عام متشکل از دو قسمت می باشد: قسمت فلزی و سخت خارجی و قسمت انعطاف‌پذیر داخلی. کار اصلی عایق‌کاری را قسمت انعطاف‌پذیر به عهده می گیرد که به بخش فلزی چسبیده شده است.قسمت داخلی از پلاستیک سنتزی یا طبیعی متشکل است و با اعمال فشار مناسب بر روی محور، از روغن‌ریزی جلوگیری می نماید.
تاریخچه کاسه نمد
برای قرن‌ها مهندسان با مشکل آب‌بندی در دستگاه‌های متحرک روبرو بودند. در زمان‌های گذشته که افراد شروع به مهاجرت به سمت غرب کردند، به سیستم‌های آب‌بندی نیازمند بودند تا چرخ‌های ارابه‌ها را تا زمان های طولانی آب‌بندی کنند. از انواع اولیه آب‌بندها، نوارهای چرمی و نمدی بودند که چربی حیوانات را در اکسل‌های چرخ حفظ می‌کردند. با شکل‌گیری انقلاب صنعتی و تولید موتورهای درون‌سوز و جعبه‌دنده‌ها، به قطعات بهتری برای آب‌بندی نیاز شد.
در انتهای سال‌های ۱۹۲۰ بود که به کمک چرمِ مقاوم در برابر روغن و یک محفظه فلزی، کاسه نمد تازه ای ساخته شد. درآخر جنگ جهانی دوم، توسعه کاسه نمدها بهتر شد و لاستیک‌های مصنوعی جایگزین چرم گردیدند. در سال‌های ۱۹۶۰، الاستومرهایی با مقاومت دمایی بالا تولید شدند که در آن‌ها از موادی همچون سیلیکون، پلی‌اکریلات و فلوئوروکربن‌ها استفاده می شد.
نحوه عملکرد کاسه نمد چگونه است؟
نحوه عملکرد کاسه نمد بسیار ساده و به دور از پیچیدگی است. لبه کاسه نمد بر روی بخش دوار – به طور معمول شفت – قرار می‌گیرد و جداره (قطر بیرونی) در محفظه نگهدارنده به شکل فشرده چفت می گردد و به این ترتیب، کاسه نمد در محل خود مستقر می شود. برای مانع شدن از حرارت زیاد، لبه‌های کاسه نمد باید روغن‌کاری بشود.
یه عبارت بهتر، کاسه نمد از راه عمل پمپ کردن در محل تماس لبه و سطح شفت، از نشتی ممانعت می‌کند. جهت پمپ، نسبت مستقیمی با جهت پروفایل فشاری دارد. این پروفایل فشاری توسط طراحی هندسی لبه کنترل می گردد که گرادیان فشاری بزرگ‌تری در بخش روغنی لبه ایجاد می نماید. البته این گرادیان فشاری تنها یک جنبه از نحوه عملکرد کاسه نمد به حساب می‌آید. جنبه دوم، وجود لایه‌ای از یک فیلم روغنی بین لبه کاسه‌نمد و سطح شفت می باشد. جنبه سوم به تشکیل ناهمواری‌ها بر روی لبه کاسه‌نمد مربوط است. این ناهمواری‌ها به شکلی قرار میگیرند که سیال را به طرف بخش روغنی پمپ می‌کنند.
عملکرد کاسه نمد
موتورها، حرکت رفت‌و‌برگشتی پیستون‌ها به حرکات دوار شفت تبدیل می‌شود و شفت نیز توسط یاتاقان‌های فلزی در بر گرفته شده است. برای روغن‌کاری یاتاقان‌ها و همچنین بخش‌هایی که فلزات با یکدیگر در تماس هستند، از روغن استفاده می گردد. از آن‌جایی که محفظه روغن (کارتل روغن) به محفظه موتور متصل می باشد، یاتاقان‌ها به یک فضای مشخصی بین موتور و شفت نیازمند هستند. در این‌جا از کاسه نمد برای جلوگیری از روغن‌ریزی ناحیه اتصال یاتاقان‌ها استفاده می گردد.
اجزای اصلی کاسه نمد
لبه کاسه نمد به سه قسمت «مرز آب‌بند» (Sealing Edge)، «لبه آب‌بند» (Seal Lip) و «لبه گردگیر» (Dust Lip) تقسیم می‌گردد. مرز آب‌بند: این قسمت ، سطح مقطعی همچون یک «گوه» (Wedge) دارا است و برای آب‌بندی، بر روی سطح شفت فشار وارد می شود.
لبه آب‌بند: این قسمت از الاستومری منعطف تشکیل شده و طراحی آن به شکلی است که آب‌بندی آن حتی در صورت ارتعاشات موتور و تغییرات فشار سیال، دچار نقض و ایراد نشود. برای بهبود تماس شفت با کاسه نمد نیز از یک فنر استافده می کنند.
لبه گردگیر: این بخش مانند یک مرز آب‌بند اما بدون فنر نمایان می شود تا مانع ورود گردوغبار شود.
قطر خارجی کاسه نمد نیزباعث می‌شود تا این قطعه به خوبی در محل خود مستقر شود و سیالی نیز از آن ناحیه عبور نکند. برای استحکام بیشتر این قطعه نیز از یک جداره فلزی استفاده می گردد.
انواع کاسه نمد چه هستند؟
شکل لبه بر نوع آب‌بندی این قطعه تاثیر مستقیم میگزارد و این شکل به محیط، سرعت شفت، فشار، دما و پارامترهای آلودگی در ارتباط است. نوع محیط می‌تواند از روغن و گریس تا آب و مواد غذایی و لبنی باشد. همه این موارد بر نحوه انتخاب و تعین کاسه نمد موثر است.
انواع کاسه نمد و شکل‌های مختلف لبه و کاربرد آن‌ها از این قرار است:
S – نگهداری روغن استفاده در محیط‌های فاقد آلودگی
SN – نگهداری روغن دارای بخش منعطف کوتاه برای مصرف در فشارهای متوسط
T – نگهداری روغن این قطعات، آب‌بندی فوق‌العاده‌ای دارا هستند و در سیستم‌های دینامیکی و رفت و برگشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شکل Tمانند این قطعات باعث می‌شود تا بتوان در محل‌هایی با تنش بالا از آن‌ها استفاده کرد.
TN – نگهداری روغن بخش منعطف کوتاه برای فشارهای متوسط
V – نگهداری گریس برای آب‌بندی گریس در فشارهای استاندارد و محیط‌های تمیز
K – نگهداری گریس آب‌بندی گریس در فشار استاندارد و محیط‌های غبارآلود
X – نگهداری روغن برای آب‌بندی سیالات با خاصیت روانکاری پایین
D – جدا کردن دو سیال برای جداسازی دو سیال مختلف
U – نگهداری گریس برای آب‌بندی گریس در محیط‌های بسیار آلوده
نوع دیگری از طبقه بندی کاسه نمدها
در ادامه، نوع کلی‌تری از طبقه‌بندی کاسه‌‌نمدها ارائه شده است.
کاسه نمد گریس
گریس‌ها به طورعادی ویسکوزیته بالایی را دارا هستند و به همین دلیل روغن‌ریزی و خروج گریس در آن‌ها به ندرت اتفاق می‌افتد. در چنین شرایطی از کاسه نمدی بدون لبه فنری استفاده می‌شود که به «V_ring» موسوم می شود.
کاسه نمد روغن
در این شرایط باید از کاسه نمدهایی با فنر داخلی استفاده کرد چرا که این سیالات، ساده‌تر از گریس دچار نشتی می گردند.
کاسه نمدهای فنری
کاسه نمدهای فنری به طور عمده در سیستم‌های دوار، رفت و برگشتی و ثابت مصرف می شوند. همچنین، این قطعات در تنش‌های بالا و پایین پایداری بهینه‌ای دارند و در دماهای مختلف نیز می‌توانند استفاده شوند.
کاسه نمدهای بدون فنر
این قطعات در سیستم‌های رفت و برگشتی و ثابت و زمانی که تنشی تک محوره داشته باشیم در جایگاه مصرف قرار میگیرند.
کاسه نمد در خودرو
تقریبا هر بخشی از خودرو که از روغن استفاده کند، کاسه نمد به عنوان عضو جدایی‌ناپذیر آن است. این بدان معنی است که در سیستم‌های انتقال قدرت، فرمان، ترمز و … باید از این قطعه استفاده شود.
بدون دیدگاه