کاسه نمد قطعه‌ای است که در تمامی سیستم‌های هیدرولیکی از جمله پمپ‌ها، پیستون‌ها و اتصالات مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. البته در برخی منابع واژه «Oil Seal» که در فارسی به نام کاسه نمد ترجمه شده است، به سایر سیستم‌های آب‌بندی مانند «اورینگ» (O-ring) هم اطلاق می‌شود اما در فارسی به طور معمول به این نوع از آب‌بندها «اورینگ» می‌گویند. از کاسه نمد برای جلوگیری از روغن‌ریزی شفت‌ها و یاتاقان‌ها و سوپاپها و همچنین محافظت این قطعات در برابر آلودگی و گرد و غبار استفاده می‌شود.


کاسه نمد در خودرو
کاسه نمد به طور معمول از دو بخش تشکیل شده است: بخش فلزی و سخت خارجی و بخش انعطاف‌پذیر داخلی. کار اصلی عایق‌کاری را بخش انعطاف‌پذیر انجام می‌دهد که به بخش فلزی چسبیده است. بخش داخلی از پلاستیک سنتزی یا طبیعی تشکیل شده و با اعمال فشار مناسب بر روی محور، از روغن‌ریزی جلوگیری می‌کند.

تاریخچه کاسه نمد
برای قرن‌ها مهندسان با چالش آب‌بندی در دستگاه‌های متحرک روبرو بودند. در زمان‌های گذشته که افراد شروع به مهاجرت به سمت غرب کردند، به سیستم‌های آب‌بندی نیاز داشتند تا چرخ‌های ارابه‌ها را تا مدت‌های 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 بود.در اواخر سال‌های ۱۹۲۰ بود که به کمک چرمِ مقاوم در برابر روغن و یک محفظه فلزی، کاسه نمد جدیدی ساخته شد. در انتهای جنگ جهانی دوم،‌ توسعه کاسه‌ نمدها بهبود پیدا کرد و لاستیک‌های مصنوعی جایگزین چرم شدند. در سال‌های ۱۹۶۰، الاستومرهایی با مقاومت دمایی بالا تولید شدند که در آن‌ها از موادی همچون سیلیکون، پلی‌اکریلات و فلوئوروکربن‌ها استفاده شده بود.


نحوه عملکرد کاسه نمد چگونه است؟ نحوه عملکرد کاسه نمد بسیار ساده است. لبه کاسه نمد بر روی بخش دوار – به طور معمول شفت – قرار می‌گیرد و جداره (قطر بیرونی) در محفظه نگهدارنده به صورت فشرده چفت می‌شود و به این ترتیب، کاسه نمد در جای خود قرار می‌گیرد. برای جلوگیری از حرارت زیاد، لبه‌های کاسه نمد باید روغن‌کاری شود. یه عبارت بهتر، کاسه نمد از طریق عمل پمپ کردن در محل تماس لبه و سطح شفت، از نشتی جلوگیری می‌کند. جهت پمپ، نسبت مستقیمی با جهت پروفایل فشاری دارد. این پروفایل فشاری توسط طراحی هندسی لبه کنترل می‌شود که گرادیان فشاری بزرگ‌تری در بخش روغنی لبه ایجاد می‌کند. البته این گرادیان فشاری تنها یک جنبه از نحوه عملکرد کاسه نمد به شمار می‌آید.

جنبه دوم، وجود لایه‌ای از یک فیلم روغنی بین لبه کاسه‌نمد و سطح شفت است. جنبه سوم به تشکیل ناهمواری‌ها بر روی لبه کاسه‌نمد اختصاص دارد. این ناهمواری‌ها به گونه‌ای قرار می‌گیرند که سیال را به طرف بخش روغنی پمپ می‌کنند.


انواع کاسه نمد خودرو همان‌طور که گفته شد کاسه نمد در اجزای مختلف خودرو به‌خصوص اجزای هیدرولیکی که با نیروی چرخشی در حرکت هستند به‌کار می‌رود. همچنین کاسه نمد با توجه به کارایی و محل مورد استفاده ساختار و جنس متفاوتی دارد. برای مثال کاسه نمد پلوس و کاسه نمد گیربکس مشخصات مشابهی ندارند. در نهایت اینکه کاسه نمد این قطعات ممکن است در خودروهای مختلف، تفاوت‌هایی داشته باشند. اما برای کاسه نمد اجزای مختلف خودرو، با توجه به اینکه کدام‌یک از وظایف ممانعت از اصطکاک، عایق‌بدی، آب‌بندی یا روانکاری در آن اهمیت بیشتری داشته باشد، تعدادی شاخصه ثابت و غیرقابل تغییر دارند. بر همین اساس کاسه نمد‌های مهم و اصلی در خودرو به این شرح هستند:

۱. کاسه نمد پلوس

نیروی تولیدی توسط موتور پس از طی مسیر خود از کلاچ، گیربکس، میل گاردان به دیفرانسیل می‌رسد. در این مرحله قدرت از طریق دیفرانسیل به چرخ‌های متحرک خودرو منتقل می‌شود. انتقال‌دهنده‌ اصلی نیروی محرکه به چرخ‌ها پلوس است که از یک سو به دیفرانسیل و از سوی دیگر به چرخ‌های متحرک خودرو متصل است. این قطعه در دو سمت دیفرانسیل و برای برقراری ارتباط با هر چرخ به‌صورت جداگانه تعبیه می‌شود و در بخش اتصال به چرخ‌ها فرمی متحرک و مفصل‌گونه دارد. این حالت خم‌شونده و متحرک برای جلوگیری از شکستگی پلوس هنگام دور زدن خودرو است. در این میان کاسه نمد پلوس قطعه‌ای پلاستیکی است که در محل اتصال پلوس و دیفرانسیل یا جعبه‌دنده قرار می‌گیرد. این قطعه از نشت روغن از جعبه‌دنده یا محفظه دیفرانسیل جلوگیری می‌کند. در برخی از خودروها، کاسه نمد پلوس کمک می‌کند تا پلوس با جعبه دنده در راستایی مناسب قرار بگیرد. همچنین کاسه نمد پلوس از ورود گرد و خاک به سر پلوس جلوگیری می‌کند. از آنجا که پلوس در قسمتی قرار دارد که احتمال نفوذ گرد و خاک به داخل آن بسیار زیاد است و این گرد و خاک در عملکرد صحیحش تأثیر بسزایی دارد. باید اضافه کرد که کاسه نمد پلوس از ایجاد سر و صدای اضافه این قطعه در هنگام دور زدن و چرخش چرخ‌ها نیز پیشگیری می‌کند.


۲. کاسه نمد گیربکس
در ساختمان گیربکس تعداد زیادی چرخ‌دنده روی هم سوار می‌شوند و بسته به فعالیت هریک، میزان قدرت و گشتاور انتقالی از موتور به چرخ‌ها مشخص می‌شود. هریک از چرخ دنده‌ها نشانگر یکی از دنده‌های روی دسته دنده‌ (سرعت دنده‌) داخل کابین هستند. وجود این چرخ دنده‌ها در تمام انواع گیربکس ثابت است اما نوع و تعداد آنها تغییر می‌کند. این چرخ‌دنده‌ها عموما در یک پوسته بیرونی جای داده می‌شوند که ساختار جعبه دنده را تشکیل می‌دهد. علاوه بر چرخ‌دنده‌ها گیربکس معمولا با سه شفت خروجی، ورودی و میانی حرکت چرخشی را منتقل می‌کند. بنابراین در این قطعه حجم قابل توجهی روغن برای روانکاری حرکت شافت‌ها و چرخ‌دنده‌ها وجود دارد که به‌عنوان روغن گیربکس شناخته می‌شود. روغنی که معمولا درون یاتاقان‌ها و بیرینگ‌ها قرار دارد و به روانی حرکت شفت‌ها کمک می‌کند. کاسه نمد گیربکس از یاتاقان‌ها و روغن درون آن‌ها در برابر نفوذ ذرات گرد و غبار محافظت می‌کنند. کاسه نمد گیربکس معمولا در شفت خروجی و ورودی از نوع فنری و فلزی به‌کار می‌رود تا از نشت روغن به سیستم موتور یا دیفرانسیل جلوگیری کند همچنین حجم روغن درون پوسته را برای غوطه‌ور ماندن چرخ‌دنده‌ها در روغن حفظ کند.


۳. کاسه نمد میل سوپاپ

باز و بسته شدن سوپاپ‌های موتور توسط میل بادامک‌ها انجام می‌شود. زمان‌بندی باز و بسته شدن سوپاپ‌ها نیز برعهده‌ میل بادامک است. تنظیم این زمان‌بندی با اتصالی که توسط تسمه‌تایم بین میل بادامک و میل لنگ برقرار شده است صورت می‌گیرد. روغن‌کاری این قطعه در روند کار آن اهمیت بالایی دارد. به این ترتیب کاسه نمد میل سوپاپ یا میل بادامک نقش مهمی در عملکرد آن بازی می‌کند. این کاسه نمد که در بخش ابتدایی میل سوپاپ و محل اتصال یاتاقان میل بادامک با بادامک‌ها و تسمه تایم به‌کار می‌رود و از نشت روغن به سرسیلندر و تسمه تایم پیشگیری می‌کند. کاسه نمد میل سوپاپ را از جنسی مقاوم به گرما و فشار می‌سازند.

۴. کاسه نمد میل‌لنگ
میل لنگ که یکی از اصلی‌ترین قطعات موتور خودرو است حرکت خطی پیستون را تبدیل به حرکت چرخشی می‌کند. میل لنگ توسط یاتاقان بر بلوک سیلندر سوار می‌شود. این قطعه که نیروی لازم برای چرخش دینام، پمپ هیدرولیک فرمان، پمپ روغن، کمپرسور کولر و واتر پمپ را تأمین می‌کند در دو سر خود نیاز به کاسه نمد دارد. در واقع در صورت تأمین نشدن روغن موردنیاز یاتاقان‌ها یا بیرینگ‌های میل لنگ، این قطعه خشک کار می‌کند و دچار آسیب خواهد شد. اما نفوذ روغن موردنیاز آن به قطعات در ارتباطش نیز دردسرهایی را برای تسمه تایم، موتور و سیستم کلاچ به همراه دارد. بنابراین کیفیت کاسه نمد میل‌لنگ نیز اهمیت ویژه‌ای دارد. میل‌لنگ در دو بخش از کاسه نمد کمک می‌گیرد.

پشت پولی (کاسه نمد جلوی موتور)؛
پشت فلایویل (کاسه نمد پشت موتور).
کاسه نمد میل‌لنگ از نوع فنردار و با جنسی مقاوم به گرما و فشار ساخته می‌شود. البته معمولا کاسه نمد جلو که پشت پولی میل‌لنگ می‌نشیند و از نفوذ روغن روی تسمه تایم پیشگیری می‌کند به‌دلیل درگیری بیشتر یاتاقان این بخش با استهلاک بیشتری مواجه می‌گردد. کاسه نمد پشت فلایویل نیز از نفوذ روغن به شفت خروجی گیربکس و سیستم کلاچ خودداری می‌کند.

علائم و عوامل خرابی کاسه نمد
کاسه نمد یکی از اجزای خودرو است که باید در سرویس‌های دوره‌ای مورد بررسی قرار گیرد. از آنجایی که عوارض خرابی کاسه نمد می‌تواند بزرگ و پردردسر باشد باید نسبت به علائم خرابی این قطعه دقت ویژه‌ای داشت. برخی از این علائم عبارتند از:

روغن‌ریزی
نشستن گرد و خاک اطراف کاسه نمد پلوس؛

به‌طور کلی کاسه نمد‌ها عمر مفید مشخصی دارند و پس از طی این زمان باید تعویض شوند. اما برخی عوامل نیز می‌تواند باعث مستهلک شدن و از هم گسیختگی زودرس آن‌ها شود که عبارتند از:

کاهش سطح روغن موتور، دیفرانسیل یا گیربکس؛
بی کیفیت بودن روغن؛
بی کیفیت بودن کاسه نمد؛
عدم نصب صحیح کاسه نمد.
هریک از این عوامل می‌تواند منجر به از بین رفتن لایه لاستیکی یا واشر کاسه نمد و به‌دنبال آن خرابی کل قطعه گردد. باید دقت داشت که خرابی کاسه نمد می‌تواند منجر به آسیب جدی به دیفرانسیل، سرسیلندر، سوپاپ‌ها و گیربکس شود. بنابراین نسبت به سلامت آن توجه لازم را به خرج داد.
کاربرد کاسه نمد چیست؟
به طور کلی، از این قطعه در سیستم‌های متحرک شامل حرکات دوار، «نوسانی»‌ (Oscillating) و رفت و برگشتی بهره می‌گیرند.

حرکت دوار: جهت چرخش در این سیستم‌ها برای آب‌بندی بسیار مهم است. شفت ممکن است به صورت ساعت‌گرد، پادساعت‌گرد یا در هر دو جهت چرخش داشته باشد.

حرکت نوسانی: در این نوع حرکت، شفت در یک قوس با زاویه‌ای معین نوسان می‌کند.

حرکت رفت و برگشتی: همانطور که در تصویر هم مشاهده می‌کند، شفت به صورت رفت و برگشتی به محفظه وارد و از آن خارج می‌شود.


عوامل تاثیرگذار بر عمر کاسه نمد چه هستند؟
در ادامه به شرح عواملی می‌پردازیم که بر عمر کاسه‌نمدها تاثیرگذارند که از جمله آن‌ها می‌توان به دما و فشار اشاره کرد.

دما
سه شکل دمایی در کاسه‌نمدها وجود دارد که به دمای بیرونی، دمای «زیرلبه» (Underlip) و دمای «انباره» (Sump) تقسیم می‌شود. مجموع اثرات این دماها سبب می‌شوند تا مواد الاستومری در این قطعات، سخت شوند که در نهایت عدم انعطاف و کاهش عمر قطعه را به همراه دارد. دمای خارجی می‌تواند ناشی از هر منبع حرارتی خارجی باشد و تاثیر شدیدی بر عمر این قطعه خواهد داشت.

مشکل دیگر، زمانی است که دمای خارجی به حداقل دمای عملیاتی لبه می‌رسد. در دماهای پایین، اگر شفت دارای «لنگی» (Runout) باشد، به دلیل کاهش انعطاف‌پذیری لبه، امکان پاره‌شدن آن وجود دارد. دمای انباره نیز در عمر قطعه تاثیر دارد. در حقیقت، رابطه مستقیمی بین عمر قطعه و دمای انباره وجود دارد. در صورتی که اولولیت با عمر بیشتر قطعه باشد، دمای انباره پایین را باید مد نظر قرار داد اما در صورتیکه عمر بالا اهمیت چندانی نداشته باشد، دمای بالای انباره اثرات مثبتی بر روی سیستم خواهد داشت. با افزایش این دما، ویسکوزیته سیال و مصرف انرژی کاهش پیدا می‌کند.


دمای زیرلبه تابعی از سرعت شفت، اصطکاک مواد، زبری سطح و دماهای خارج و انباره است. با افزایش این عوامل، دمای زیرلبه نیز افزایش می‌یابد. اصطکاک مواد نیز به خواص الاستومر، بار روی لبه و روان‌کاری آن ارتباط دارد.

فشار
کاسه‌نمدهای شعاعی برای عملکرد در سیستم‌های پرفشار طراحی نشده‌اند. بخش انعطاف‌پذیر بسیار نازک است و از هیچ حمایت مستحکمی نیز بهره نمی‌برد. کمی افزایش فشار کافی است به لبه خارجی نیرو وارد کند تا این لبه برگردد که این امر نیز سبب کاهش عمر قطعه می‌شود. حد بیشینه فشار در کاربردهای صنعتی به میزان psi 10-7 ذکر می‌شود و زمانی که با این محدوده از فشار سروکار داریم باید سرعت شفت را نیز در نظر داشته باشیم.

درک عملکرد کاسه نمد
عملکرد کاسه نمد را به راحتی می‌توان در یک خودرو مشاهده کرد که در تصویر زیر نشان داده شده است. در این نوع از 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 می‌شود. از آن‌جایی که محفظه روغن (کارتل روغن) به محفظه موتور متصل شده است، یاتاقان‌ها به یک فضای مشخصی بین موتور و شفت احتیاج دارند. در این‌جا از کاسه نمد برای جلوگیری از روغن‌ریزی ناحیه اتصال یاتاقان‌ها استفاده می‌شود.

اجزای کاسه نمد چه هستند
لبه کاسه نمد به سه بخش «مرز آب‌بند» (Sealing Edge)، «لبه آب‌بند» (Seal Lip) و «لبه گردگیر» (Dust Lip) تقسیم می‌شود که در زیر به توضیح عملکرد آن‌ها خواهیم پرداخت.

مرز آب‌بند: همانطور که می‌بینید، این بخش، سطح مقطعی همچون یک «گوه» (Wedge) دارد و برای آب‌بندی، بر روی سطح شفت فشار وارد می‌کند.

لبه آب‌بند: این بخش از الاستومری منعطف تشکیل شده و طراحی آن به گونه‌ای است که آب‌بندی آن حتی در صورت ارتعاشات موتور و تغییرات فشار سیال، دچار مشکل نشود. برای بهبود تماس شفت با کاسه نمد نیز از یک فنر بهره می‌گیرند.

لبه گردگیر: این بخش همانند یک مرز آب‌بند اما بدون فنر عمل می‌کند تا از ورود گردوغبار جلوگیری شوند.

قطر خارجی کاسه نمد نیز سبب می‌شود تا این قطعه به خوبی در محل خود قرار بگیرد و سیالی نیز از آن ناحیه عبور نکند. برای استحکام بیشتر این قطعه نیز از یک جداره فلزی استفاده می‌شود.
کاسه نمد از فنر، نمد و واشر تشکیل شده است. در کنار هم کار کردن این عناصر موجب می‌شود که کاسه نمد وظیفه خود را به عنوان درزگیری و آب بندی قطعات دارای سیال به کار می‌رود.وجود فنر در این قطعه موجب جالت کشسانی و ارتجاعی کاسه نمد برای قرارگیری صحیح و محکم در جای خود تعبیه شده است. جنس فنر استفاده شده در کاسه نمد نیز بسته به مکانی که در آن استفاده می‌شود نیز می‌تواند متفاوت باشد.برای مثال از فنر با جنس استیل در مواردی که برای درزگیری آب بکار می‌برند چرا که استیل فلز مقاومی در برابر زنگ زدگی می‌باشد. واشر به دلیل آب بندی محم‌تر و خود نمد نیز برای مقاومت در برابر گرما در این سیستم واحد تعبیه شده اند.

کاسه نمد در هر مکانی که قرار گیرد وظیفه ممانعت از ورود و خروج گرد و غبار و سیالات داخلی می‌باشد و به صورت کلی‌تر می‌توان به تمامی واشر‌هایی که در مسیر آب بندی کردن یک قطعه به کار می‌رود را کاسه نمد می‌گویند.جنس خود کاسه نمد نیز بسته به جایی که در آن نصب می‌شود و حرارت تولید شده و سیال داخلی که قرار است مانع از نشت آن شود متفاوت می‌باشد. معمولا کاسه نمد‌ها بسته به شرایط یاد شده می‌توانند از جنس چرم، پلاستیک، سیلیکون و … ساخته شده باشند. قطعا تحمل گرما برای هر یک از این متریال‌ها می‌تواند متفاوت باشد.کاسه نمد‌هایی که در معرض ضربه و تحرک بالایی هستند از جنس تفلون ساخته می‌شوند و دلیل آن نیز به خاطر مقاوت در برابر استهلاک، پوسیدگی و فرسودگی می‌باشد.


انتخاب کاسه نمد به چه عواملی بستگی دارد؟
انتخاب کاسه نمد با طراحی و مواد بهینه به شرایط عملیاتی و کاربرد آن بستگی دارد که از میان این موارد می‌توان به عوامل زیر اشاره کرد:

1- دما
2- سرعت
3- اختلاف فشار
4- نوع روان‌کننده
5- قرارگیری عمودی یا افقی
6- لنگی و عدم انطباق شفت با جداره داخلی
از آن‌جایی که تاثیر یکی از شرایط عملیاتی بالا به طور معمول بر سایر فرآیندهای انتخاب این قطعه برتری دارد، در نتیجه، قانون کلی برای تعیین بهترین نوع کاسه نمد وجود ندارد. البته در ادامه، روندی کلی در انتخاب این قطعه بر اساس عملکرد و دوره تعمیر و نگهداری بیان می‌شود.

انواع کاسه نمد چه هستند؟
شکل لبه بر نوع آب‌بندی این قطعه تاثیر مستقیم دارد و این شکل به محیط، سرعت شفت، فشار، دما و پارامترهای آلودگی مرتبط است. نوع محیط می‌تواند از روغن و گریس تا آب و مواد غذایی و لبنی باشد. همه این موارد بر نحوه انتخاب کاسه نمد تاثیرگذار هستند. در ادامه، انواع کاسه نمد و شکل‌های مختلف لبه و کاربرد آن‌ها را ذکر می‌کنیم. نوع و کاربرد توضیح
S – نگهداری روغن استفاده در محیط‌های عاری از آلودگی
SN – نگهداری روغن دارای بخش منعطف کوتاه برای استفاده در فشارهای متوسط
T – نگهداری روغن این قطعات، آب‌بندی فوق‌العاده‌ای دارند و در سیستم‌های دینامیکی و رفت و برگشتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. شکل T‌مانند این قطعات سبب 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

برند بالتین از سال ۱۳۹۵ به صورت رسمی به فعالیت های گروه بازرگانی الدورا اضافه شد تا طیف وسیع تری از محصولات و قطعات را در گروه های کالایی متنوع و با توجه به کیفیت و کارایی قطعات، پوشش دهد.