În timpul funcționării motorului, Set de etanșare a uleiului arborelui cotit întreprinde sarcina cheie de a preveni invadarea scurgerii de ulei și a contaminanților externi. Cu toate acestea, adevărata sa provocare tehnică nu este doar etanșarea stabilă în condiții de muncă normale, ci și fiabilitatea în abordarea presiunii bruște inversă. Când motorul se delerează brusc sau sarcina se schimbă brusc, poate fi generată o presiune instantanee înaltă în carter. Dacă sigiliul de ulei nu poate răspunde rapid, acesta va provoca probleme de etanșare, scurgeri sau chiar mai grave probleme ale sistemului de ungere. Proiectarea garniturilor tradiționale de ulei se concentrează adesea pe performanța de etanșare în timpul rotației înainte, dar adaptabilitatea la condițiile de presiune inversă este insuficientă, ceea ce face ușor să părăsească poziția de etanșare din cauza șocului de presiune a uleiului în condiții extreme. Una dintre descoperirile de bază ale kiturilor de etanșare a uleiului de arbore cotit, rezistente la uzură, este de a optimiza designul unghiului de histereză a buzei de etanșare, astfel încât poate produce un efect de auto-strângere instantanee atunci când presiunea inversă crește brusc, mai degrabă decât să fie deschisă de presiunea uleiului, reducând la minimum riscul de scurgere.
Esența proiectării unghiului de histereză este de a face ca forma geometrică și proprietățile materiale ale buzei de etanșare să funcționeze împreună pentru a -l face să se comporte contrar intuiției convenționale sub presiune inversă. Buza de etanșare a unui sigiliu de ulei obișnuit adoptă de obicei o structură simetrică sau cu un singur unghi, care se poate potrivi eficient jurnalului în timpul rotației înainte. Cu toate acestea, sub presiune inversă, forța de impact a filmului de ulei va împinge buza de etanșare spre exterior și va deteriora suprafața de contact de etanșare. Kit-ul de înaltă calitate folosește un design asimetric al buzelor și caracteristicile de histereză ale materialului elastic, astfel încât atunci când acționează presiunea inversă, buza de etanșare nu numai că nu se va slăbi, dar va genera o forță de prindere suplimentară datorită efectului dinamic de fluid și caracteristicilor de deformare a materialului. Acest fenomen este similar cu principiul de lucru al unor supape unidirecționale, dar provocarea sigiliilor de ulei este că trebuie să mențină etanșarea într-un mediu dinamic în două sensuri, mai degrabă decât o simplă funcție de deschidere și închidere.
Cheia pentru realizarea acestui efect este de a controla cu exactitate unghiul de înclinare al buzei de etanșare, rigiditatea materialului și morfologia microscopică a suprafeței de contact. Proiectarea unghiului de histereză nu este o creștere sau o scădere simplă a unui anumit unghi, ci prin calcularea punctului de echilibru optim între distribuția presiunii fluidului și răspunsul tulpinii materiale, astfel încât direcția de deformare a buzei de etanșare sub presiune inversă este doar pentru a îmbunătăți sigiliul, mai degrabă decât a slăbi. De exemplu, unele garnituri de ulei de înaltă performanță folosesc o structură progresivă a buzelor, cu un unghi mai abrupt pe partea laterală aproape de jurnal și un unghi mai blând la exterior. În acest fel, când are impact presiunea inversă a uleiului, forța fluidă va forța partea interioară a buzei să se potrivească jurnalului mai îndeaproape în loc să se întoarcă spre exterior. În același timp, modulul elastic și caracteristicile de amortizare ale materialului sunt optimizate pentru a se asigura că viteza de răspuns de deformare este sincronizată cu schimbarea de presiune pentru a evita scurgerea instantanee cauzată de întârziere.
Un alt avantaj al acestui design este toleranța sa la erorile de asamblare și rularea jurnalului. Dacă forța inițială de potrivire a garniturilor tradiționale de ulei este insuficientă sub presiune inversă din cauza abaterii instalării sau a uzurii pe termen lung, este foarte ușor de scurs. Garniturile de ulei cu unghiuri de histereză optimizate pot menține în continuare etanșare eficientă prin efect dinamic de auto-strângere chiar și în cazul unei uzuri ușoare sau a unei rulări radiale crescute a jurnalului. Acest lucru se datorează faptului că designul său nu numai că ia în considerare cerințele statice de etanșare, dar încorporează și capacitatea de adaptare în condiții dinamice în indicatorii de performanță de bază. De exemplu, când motorul se delerează brusc, presiunea în carter poate crește instantaneu. În acest moment, dacă sigiliul de ulei se bazează doar pe forța de prindere a potrivirii inițiale de interferență, aceasta va eșua inevitabil sub un impact de înaltă presiune. Proiectarea unghiului de histereză transformă presiunea inversă în forță de etanșare suplimentară pentru a forma un mecanism de feedback pozitiv, astfel încât cu cât este mai mare presiunea, cu atât este mai puternic efectul de etanșare, astfel încât acesta să poată rămâne stabil în condiții de muncă extreme.
Din perspectiva științei materialelor, eficacitatea proiectării unghiului de histereză depinde și de raportul precis al materialului compozit de buze de etanșare. Seturile de etanșare a uleiului de arbore cotit rezistent la uzură adoptă de obicei o structură compozită cu mai multe straturi, în care materialul stratului interior în contact direct cu jurnalul trebuie să aibă atât un coeficient de frecare scăzut, cât și o rezistență ridicată la uzură, în timp ce stratul de susținere trebuie să ofere o forță de recuperare elastică suficientă. Sub acțiunea de presiune inversă, caracteristicile de histereză ale materialului fac ca deformarea acestuia să nu urmeze complet schimbarea presiunii, dar există o anumită întârziere de fază, care este concepută pentru a îmbunătăți forța de prindere radială a buzei de etanșare. În plus, unele materiale avansate pot menține proprietăți mecanice stabile la temperaturi ridicate, pot evita atenuarea forței de etanșare cauzată de înmuierea termică și, astfel, acoperă o gamă mai largă de condiții de muncă.
În aplicațiile practice, valoarea acestui proiect nu se reflectă numai în reducerea ratei de scurgere, ci și în contribuția sa la fiabilitatea pe termen lung a motorului. Eșecul de etanșare a uleiului este adesea treptat, iar scurgerea inițială mică va accelera deteriorarea și contaminarea uleiului de lubrifiere, ceea ce va provoca o uzură mai gravă. Setul de etanșare a uleiului cu o funcție de auto-ridicare a presiunii inversă poate bloca eficient acest ciclu vicios și poate extinde durata de viață a componentelor cheie ale motorului. În special pentru motoarele cu densitate mare de putere sau de pornire frecventă, îmbunătățirea acestei abilități dinamice de etanșare este deosebit de importantă.
Setul de etanșare a uleiului de arbore cotit rezistent la uzură, rezistent la uzură, transformă problema tradițională de etanșare a presiunii inversă într-un factor favorabil pentru sigilarea îmbunătățită prin proiectarea unghiului de histereză, reflectând evoluția conceptului de proiectare a tehnologiei moderne de etanșare de la apărarea pasivă la adaptarea activă. Nucleul său constă în integrarea profundă a mecanicii fluidelor, a deformării materialului și a structurii mecanice, astfel încât suprafața de contact de etanșare la nivel de milimetri poate menține performanțe de lungă durată și fiabile în medii dinamice complexe. Această soluție contraintuitivă, dar extrem de proiectată, nu numai că reprezintă avansarea tehnologiei de etanșare a uleiului arborelui cotit, dar stabilește și un nou punct de referință pentru durabilitatea întregului sistem de motoare.
