En tant que composants de base essentiels des produits mécaniques, les joints hydrauliques en caoutchouc constituent une garantie cruciale pour le fonctionnement normal des systèmes hydrauliques. Ils sont nécessaires dans presque tous les équipements hydrauliques et largement utilisés dans divers domaines tels que les automobiles, les motos, les engins de construction et les machines générales. Leur fonction principale est d'empêcher les fuites de fluide de travail (liquide) dans le système hydraulique, tout en bloquant l'intrusion d'air extérieur, de poussière et d'autres polluants dans le système et les composants, d'éviter la pollution par les hydrocarbures, garantissant ainsi l'efficacité opérationnelle et les performances de travail des produits hydrauliques et prolongeant la durée de vie des équipements.
- Fuite minimale : les joints hydrauliques doivent avoir d'excellentes performances d'étanchéité, avec des fuites contrôlées dans une très petite plage, et les performances d'étanchéité doivent automatiquement s'améliorer avec l'augmentation de la pression de l'huile hydraulique ; même dans des conditions de travail difficiles telles qu'une pression et une température élevées, la fuite ne doit pas augmenter de manière significative pour assurer la stabilité de la pression du système.
- Bonne compatibilité : étant donné que les joints hydrauliques sont immergés à long terme dans l'huile hydraulique, ils sont sujets à des changements physiques et chimiques tels que le gonflement, la dissolution, la fragilisation ou le durcissement, entraînant une défaillance de la fonction d'étanchéité. Par conséquent, il est nécessaire que les joints aient une bonne compatibilité avec l’huile hydraulique en contact (milieu de travail) et puissent fonctionner de manière stable pendant une longue période sans détérioration anormale.
- Faible résistance au frottement : pour éviter ou supprimer les phénomènes indésirables tels que le rampement à basse pression et le blocage du fonctionnement de l'équipement hydraulique, les joints hydrauliques doivent avoir une faible résistance au frottement statique et dynamique, et le coefficient de frottement doit rester stable, de manière à réduire la perte de puissance du système et à assurer le bon fonctionnement de l'équipement.
- Longue durée de vie : les joints hydrauliques doivent avoir une excellente élasticité, résistance à la chaleur, résistance au froid, résistance à la pression, résistance à l'usure, ainsi qu'un certain degré de résistance physique et mécanique, qui peuvent s'adapter aux tests à long terme de conditions de travail complexes, prolonger le cycle de remplacement et réduire les coûts de maintenance de l'équipement.
Selon les différentes conditions de travail d’étanchéité, l’étanchéité peut être divisée en deux catégories : l’étanchéité statique et l’étanchéité dynamique. Parmi eux, l'étanchéité statique comprend principalement trois formes : l'étanchéité par joint, l'étanchéité par mastic et l'étanchéité par contact direct, qui conviennent aux scénarios où il n'y a pas de mouvement relatif entre les surfaces d'étanchéité ; L'étanchéité dynamique peut être divisée en deux types de base : l'étanchéité rotative et l'étanchéité alternative, qui conviennent aux conditions de travail où il y a un mouvement relatif entre les surfaces d'étanchéité.
Le mécanisme d'étanchéité des joints hydrauliques en caoutchouc implique principalement deux maillons essentiels : l'un est l'étanchéité de la cavité, dont le noyau est d'assurer le positionnement précis du bord extérieur (composant statique) du joint dans la cavité d'installation, empêchant le fluide de s'échapper de l'espace d'ajustement entre le joint et la cavité ; l'autre est l'étanchéité dynamique, c'est-à-dire l'étanchéité de contact entre la lèvre d'étanchéité et la surface de l'arbre rotatif, qui est la clé pour que le joint réalise la fonction d'étanchéité du noyau et détermine directement la qualité de l'effet d'étanchéité.
Le mécanisme d'étanchéité de la zone de contact de la lèvre d'étanchéité revêt une importance décisive pour l'exercice de sa fonction d'étanchéité. L'effet d'étanchéité dépend principalement de trois facteurs clés : la conception structurelle de la lèvre d'étanchéité, les caractéristiques structurelles du matériau élastique et la rugosité de la surface de l'arbre rotatif. L'effet combiné de la force radiale de la lèvre d'étanchéité, de la conception de l'angle de la lèvre et de la conception de la distance entre la pointe de la lèvre et le centre du ressort formera une pression de contact asymétriquement répartie dans la zone de contact entre la lèvre d'étanchéité et la surface de l'arbre. La pression de contact du côté huile est la plus grande et montre une forte tendance à la hausse, tandis que la pression de contact du côté air décroît lentement selon un petit angle.
Sous l'action d'un ajustement serré (le diamètre intérieur de la lèvre d'étanchéité à l'état libre est conçu pour être légèrement inférieur au diamètre de l'arbre), cette pression de contact asymétriquement répartie, combinée à la force circulaire générée par la rotation de l'arbre rotatif, provoquera une déformation élastique structurelle dans la zone de contact de la lèvre d'étanchéité. Cette structure de déformation de l'élastomère d'étanchéité se forme progressivement pendant la période de rodage du joint d'étanchéité, ce qui joue un rôle décisif dans les performances d'étanchéité. Par conséquent, le joint en caoutchouc hydraulique a besoin d’une période de rodage avant d’être mis en service pour assurer la stabilité de la structure de déformation. De plus, l'effet combiné de la rotation de l'arbre et de la ligne en spirale sur la surface de la lèvre d'étanchéité fera que cette structure de déformation produira un effet de pompage vers le côté huile, améliorant encore l'effet d'étanchéité.
Les caractéristiques de frottement de la surface de glissement de la lèvre du joint sont principalement déterminées par la viscosité et la vitesse de glissement du fluide de travail. Dans des conditions normales de travail, un film d'huile uniforme se formera sur la surface coulissante. Le glissement mutuel entre le joint et l'arbre rotatif est effectué dans un état de lubrification séparé par le film d'huile, réduisant ainsi efficacement la friction et l'usure. Sur la surface de contact glissante du joint, l'huile formera un flux circulaire de « côté atmosphérique → côté huile → côté atmosphérique ». Un bon état de lubrification peut inhiber efficacement l'aggravation de l'usure, évitant ainsi les fuites. On peut voir que le contrôle précis des performances du matériau de la lèvre du joint et de la forme de la structure de la lèvre, puis la régulation des caractéristiques de lubrification et du mécanisme d'étanchéité du joint, sont la clé pour garantir l'effet d'étanchéité et la durée de vie du joint hydraulique en caoutchouc.