Экскаватор перемещает огромное количество земли каждый день. Машина подвергается воздействию грязи, пыли, грязи и стружки: экстремальные нагрузки для экскаватора и его отдельных компонентов. В дополнение к строительным машинам такие экстремальные условия также влияют на другие внедорожные транспортные средства, например, машины для сельского и лесного хозяйства, для добычи полезных ископаемых или для конвейерной техники. Все эти области имеют одну общую черту: высокие требования к характеристикам компонентов. Гидравлические цилиндры и уплотнения также должны выдерживать эти экстремальные нагрузки.
В то же время требования к надежности и безопасности эксплуатации гидроцилиндров постоянно возрастают. Уплотнения играют здесь важную роль: они предотвращают утечку гидравлических жидкостей и попадание загрязняющих веществ. Они также помогают поддерживать давление жидкости. По этим причинам SKF разработала широкий спектр гидравлических уплотнений по индивидуальному заказу за последние несколько лет.
Картинная галерея
Картинная галерея с 15 картинками
Уплотнение поршня
Внутри всей системы уплотнения функциональность гидравлического цилиндра зависит, прежде всего, от уплотнения поршня: это уплотнение расположено в канавке снаружи поршня. Их основная задача состоит в том, чтобы отделить две соседние камеры давления в цилиндре друг от друга или поддерживать давление в одной комнате, чтобы оно не выходило в другую. Поскольку большинство гидравлических цилиндров работают в двух направлениях, уплотнение должно выдерживать давление с обеих сторон.
Это приложение требует от инженеров, как это принято при разработке новых уплотнений, проходить тонкую грань между эффектом уплотнения и трением: если уплотнение позволяет слишком большому количеству жидкости вытекать из стороны высокого давления в цилиндр в сторону низкого давления, цилиндр теряет мощность. С другой стороны, чрезмерное трение на внутренней стенке цилиндра приводит к ускоренному износу и сокращению срока службы. Полный отказ поршневого уплотнения может даже представлять значительный риск для безопасности, потому что контроль перемещаемых грузов теряется.
Плюсы и минусы PTFE
Тем более важно защитить уплотнения с точки зрения «материала» от высоких давлений и температур гидравлических жидкостей.
В случае поршневых уплотнений со скользящим кольцом в качестве уплотнительного материала часто используется политетрафторэтилен (ПТФЭ). Он обладает различными преимущественными свойствами, такими как исключительно низкое статическое сопротивление и трение скольжения, а также хорошая химическая стойкость. Однако есть и недостатки: из-за ограниченной эластичности уплотнения из ПТФЭ довольно сложны в установке. Чтобы избежать повреждений, их необходимо растягивать специальными монтажными инструментами во время установки. Этот процесс является громоздким и также увеличивает время и затраты для производителей или групп обслуживания. Кроме того, пластик, а не эластичный ПТФЭ, может постоянно деформироваться при постоянно меняющихся нагрузках, так что его эффект уплотнения уменьшается.
подшипники
Скользящие втулки в приложениях XXL
Гигантские экскаваторы
Так высоко, как небоскребы: это самые большие экскаваторы в мире
Ввиду такого дефицита инженеры SKF начали искать альтернативную технологию уплотнения. Целью было внедрение решения на основе собственного полиуретанового материала Ecopur. Большой экструзионный зазор между поршнем и стенкой цилиндра быстро оказался особой проблемой: планируемое уплотнение должно иметь достаточное сопротивление экструзии, чтобы поддерживать свою форму при любых условиях эксплуатации.
Разработано новое качество Ecopur
SKF начала свои первые испытания с опытными образцами, изготовленными из самого прочного термопластичного полиуретана на сегодняшний день. Однако этот материал не отвечал требованиям применения уплотнения поршня, особенно в отношении сопротивления экструзии. Поэтому было ясно, что новое качество Ecopur необходимо было разработать специально для применения с поршневыми уплотнениями.
Чтобы приблизить желательные свойства нового уплотнительного материала, инженеры провели статические испытания экструзией с различными вариантами материала. Для этого образцы подвергали воздействию давления масла 500 бар на испытательном стенде, который пытался выдавливать их через различные зазоры. Продолжительность испытания была установлена на две недели при постоянных температурах (от 60 до 100 ° С). Постоянная деформация отдельных образцов в результате испытаний была затем записана и сравнена. В итоге разработчики нашли наиболее подходящий материал с полиуретаном "X-Ecopur PS".
Дополнительная информация по теме от прототипов до продуктовых линеек
Перед выходом на рынок SKF подвергла новые поршневые уплотнения обширным испытаниям. Это включало в себя длительное испытание с общим расстоянием 200 км взад и вперед при давлениях до 250 бар и температуре 80 ° C. Утечка и трение были зарегистрированы во время этих испытаний, прежде чем сами уплотнения были измерены и проверены для определения поверхностного износа и экструзии. Оказалось, что недавно разработанное решение от SKF предлагает значительно лучшую производительность, чем коммерчески доступные альтернативы.
SKF предлагает новое поколение продуктов, готовых к различным гидравлическим применениям: серия LPV (с элементом предварительного натяжения уплотнительного кольца) предназначена для сравнительно «легких» нагрузок в стационарных условиях внутри помещений. Эти уплотнения для метрических размеров подходят для давлений до 250 бар, скоростей до 0,5 м / с и температур от –20 ° C до 100 ° C. Серия MPV предназначена для более требовательных применений в умеренных и тяжелых условиях эксплуатации, например, в мобильной сельскохозяйственной и строительной технике. Уплотнения MPV подходят для метрических корпусов и подходят для давлений до 400 бар, скоростей до 1 м / с и температур от –20 ° C до 110 ° C. Третья серия из этого семейства уплотнений (DPV) предлагает те же эксплуатационные характеристики, что и серия MPV,однако для корпусов с размерами в дюймах.
Дизайн уплотнения в деталях
В дополнение к материалу геометрия уплотнения также должна быть правильной для достижения оптимальной функции. Компьютерное моделирование на основе метода конечных элементов (FEM) в сочетании с «быстрой разработкой прототипа» с использованием процесса SKF Sealjet и последующих испытательных прогонов в специально разработанных, статических и динамических испытательных стендах привело к окончательному проектированию внешнего контура полиуретанового уплотнительного кольца, которое было сплющено Форма "М" с двумя оптимизированными уплотнительными кромками. Эти две точки контакта обеспечивают лучший эффект уплотнения, чем плоская поверхность, и в то же время минимизируют сопротивление трению.
SKF добилась дальнейшего усовершенствования конструкции элемента предварительной нагрузки уплотнения. Это более мягкая резиновая деталь, которая прочно сидит в монтажном пространстве под полиуретановым уплотнительным кольцом; Поэтому здесь уплотняет статически, а также прижимает скользящее кольцо к внутренней стенке гидравлического цилиндра. Чтобы упростить наращивание давления между элементом предварительной нагрузки и скользящим кольцом, SKF предусмотрела канавки на торцах скользящего кольца. (Ш)
Морские котики
Оглядываясь назад, сделай возможным будущее
Мобильные машины
Тенденции строительной техники: эффективные решения с двух углов проблеска
* Вольфганг Свите является руководителем отдела стратегического развития SKF Sealing Solutions Austria GmbH.