• 大发手机客户端

    你的位置:首頁 > 軸承資訊 > SKF專題

    SKF斯凱孚全力開發一流液壓活塞密封件

    2018/10/11 19:33:55      點擊:
    活塞密封件是液壓缸性能的關鍵。該密封件位於活塞外徑的溝槽中,必須抵抗高壓液壓流體,且不阻礙活塞沿著液壓缸運動。由於大部分液壓缸都是雙向運動,因此密封件必須能夠承受任意一側的壓力。活塞密封件的設計要求工程師在摩擦和密封性能之間做好平衡。如果過多流體從液壓缸高壓側向低壓側泄漏,那麽密封件性能會有所降低。另一方麵,缸壁上過多的摩擦會導致磨損加劇並縮短運行壽命。活塞密封件的完全失效,即內泄,會引起明顯的運行和安全隱患,比如使得建築或材料處理設備失去對負載的控製。
    如果油缸的基本參數不夠嚴格的話,活塞密封件也將麵臨巨大的材料工程挑戰。高溫高壓下,液壓流體對密封材料的要求嚴苛,也可能使油缸其他部件在運行中發生膨脹和收縮。
    PTFE材料能滿足這些要求。它擁有的眾多特性都適合於這種功能,包括優異的低動、靜摩擦特性以及良好的化學耐受性。然而,PTFE密封件也有其局限性。特別是PTFE密封件有限的彈性使其很難實現無損安裝。在安裝前,需要用特殊的擴張套拉伸PTFE密封件,然後必須將其校準回正確的直徑。對於設備製造商和維護團隊而言,該過程需要更長的時間和更多的成本。此外,PTFE的可塑性意味著這種材料在持續的扭轉載荷下很難再恢複其原來的形狀,局限了其密封性能。
    為了克服PTFE 密封件的缺點,SKF的工程師團隊嚐試根據公司成熟的ECOPUR聚氨酯材料開發可以替代其的密封技術。
    製造能夠匹配PTFE密封件良好性能的聚氨酯密封件遠非紙上談兵,斯凱孚流體密封件戰略產品線研發主任WolfgangSwete解釋道,“活塞和缸桶之間的間隙意味著您需要一種抗擠出性能足夠好的材料以在所有運行條件下保持其形狀.”
    斯凱孚測試由其之前最硬的Ecopur聚氨酯製造出的原型密封件,發現其不能達成目標。但是斯凱孚知難而上,利用自己在材料開發和製造能力上的優勢生產出了一種特殊等級的Ecopur材料,專門適用於活塞密封件。這種新材料 - X-Ecopur PS – 是目前斯凱孚製造出的硬度最高的聚氨酯.
    為測試新材料的耐用性,斯凱孚進行了一係列靜態抗擠出試驗,將材料樣本安裝在500bar壓力下的固定裝置中,擠出間隙根據密封尺寸調整為0.15mm到0.7mm。然後在60oC至100oC的溫度下,讓樣本在固定裝置中保持兩周的時間,並在測試結束時測量樣本的永久變形情況。“在整個測試過程中,X-Ecopur PS的表現遠遠超出其他商用材料,”Swete說道。
    有了適當的材料後,斯凱孚團隊開始設計合理的密封截麵。這是斯凱孚工程師們熟悉的領域,他們通過已經相當成熟的產品開發流程,結合大量用有限元技巧實現的計算機仿真,利用CNC設備快速開發出產品原型,然後在定製的靜態和動態測試設備上進行物理測試.
    通過反複的研發及測試過程,公司獲得最終成果,聚氨酯滑動環的外表麵上有一個淺淺的“M”形的兩個優化後的密封唇口。“與平麵密封件相比,帶明顯密封點的密封件外形提供更有效的密封力,在改進密封性能的同時,減少由密封件產生的摩擦阻力,”Swete說道。“將應力集中在兩個密封麵上而不是一側,意味著密封件在使用中不會傾斜,而傾斜會引發提前失效。”
    對新一代密封件設計的進一步精調與密封件的彈性體相關。它是一種較軟的橡膠部件,位於溝槽內聚氨酯滑環的下方,將滑環推向液壓缸內壁。在輕載密封件上,彈性體就是一個簡單的O形圈,而中至重載設計中則采用特殊形狀的丁腈橡膠彈性體.
    在斯凱孚的新設計中,滑環側麵加入了油槽,用以確保壓力快速施加於彈性體上。這種設計使得密封件可以根據壓力方向的快速改變而切換位置,減少內泄以及液壓缸功能喪失的可能性。側邊的油槽還能降低滑環與彈性體之間困壓的情況發生,這種情況也會導致液壓缸功能的損失。
    為驗證設計,原型密封件經曆了進一步的苛刻測試,包括將400mm行程的測試缸在高達250bar壓力和80oC溫度下進行超過200km的運行。試驗過程中會測量摩擦和泄漏情況,並在試驗完成後測量並檢查該密封件,以查看擠出和表麵磨損情況。“我們的測試顯示,與其他商用密封件相比,新一代密封件擁有更好的性能。”Swete說道。“實際上,我們用於對比的某些標準密封件在測試結束之前就失效了。”
    斯凱孚目前已開發出全係列的創新活塞密封件,適用於廣泛的液壓應用。帶O形圈彈性體的輕載LPV係列適用於室內、固定應用的製造機械。該係列密封件適用於最高250bar的壓力,速度最高0.5m/s,溫度範圍在-20至100oC之間。中至重載MPV係列適用於要求更高的應用,諸如農業和工程機械等移動設備。MPV密封件適用於公製溝槽,適用於最高400bar的壓力,速度最高1m/s,溫度範圍在-20至110oC之間。第三種密封件係列的型號為DPV,與MPV係列提供相同的工況參數,適用於英製溝槽。
    “令我滿意的不僅僅是能夠創造出從任何其他聚氨酯產品中脫穎而出的活塞密封件,”Swete總結道。“而且它的性能至少與優秀的PTFE 密封件不相上下,還具備快速和簡單安裝等附加優勢,為OEM和維護人員帶來益處。”
    斯凱孚集團 (發布)