Cookies op de SKF website

SKF gebruikt cookies op haar websites om de getoonde informatie zo veel mogelijk af te stemmen met de voorkeuren van haar bezoekers, zoals keuze van land en taal. Accepteert u cookies van SKF?

cookie_information_popup_text_2[116]

Centrum van druk

  • Verhaal

    2018 March 05, 09:00 CEST

    Voor de ontwikkeling van een assortiment toonaangevende hydraulische zuigerafdichtingen moesten ingenieurs van SKF materialen op maat maken en geavanceerde analytische technieken toepassen

    Göteborg, 5 maart 2018: De zuigerafdichting is cruciaal voor de prestaties van hydraulische cilinders. Gemonteerd in een groef op de buitendiameter van de zuiger en moet de olie onder hoge druk binnenhouden zonder de beweging van de zuiger in de cilinder te belemmeren. Aangezien de meeste hydraulische cilinders dubbelwerkend zijn, moet de afdichting aan beide zijden bestand zijn tegen de druk. Bij het ontwerp van zuigerdichtingen moeten ingenieurs een delicaat evenwicht zien te vinden tussen wrijving en afdichtingsprestaties. Als de afdichting te veel vloeistof van de hogedrukzijde naar de lagedrukzijde van de cilinder laat lekken, zullen de prestaties hieronder lijden. Overmatige wrijving tegen de cilinderwand leidt dan weer tot snellere slijtage en een kortere levensduur. Het volledig falen van een zuigerafdichting, gekend als “blow-by”, kan aanzienlijke gevolgen hebben voor de werking en de veiligheid. Dit kan er bijvoorbeeld toe leiden dat bouw- of materiaal behandelingsmachines de controle verliezen over hun lading.

    Alsof de gewone werkingsvereisten nog niet hoog genoeg zijn, brengen zuigerafdichtingen ook grote uitdagingen met zich mee op het vlak van materiaalontwerp. Afdichtingsmaterialen krijgen het hard te verduren door blootstelling aan hydraulische vloeistoffen bij hoge temperaturen en druk, wat ervoor kan zorgen dat andere onderdelen uitzetten of samentrekken tijdens de werking.

    Het materiaal dat vaak wordt gekozen om aan deze eisen te voldoen is PTFE. Het heeft vele eigenschappen die geschikt zijn voor de taak, zoals uitzonderlijk lage statische en glijwrijvingseigenschappen en een goede chemische bestendigheid. PTFE-afdichtingen hebben echter enkele belangrijke beperkingen. De beperkte elasticiteit van het materiaal met name betekent dat PTFE-afdichtingen moeilijk te installeren zijn zonder beschadigd te raken. PTFE-afdichtingen moeten voor de montage worden uitgerekt / uitgerokken met speciale bussen, waarna ze opnieuw op de juiste diameter moeten worden gekalibreerd. Dit proces is tijdrovend en verhoogt de kosten voor zowel de machinefabrikanten als de onderhoudsteams. Door de plasticiteit van PTFE kan het bovendien gebeuren dat het materiaal niet in zijn vorm terugveert bij continu omkerende belastingen, wat de afdichtingsprestaties beperkt.

    In hun pogingen om de nadelen van PTFE-afdichtingen te overwinnen probeerde een team van SKF ingenieurs een alternatieve afdichtingstechnologie te ontwikkelen op basis van SKF's gerenommeerde SKF ECOPUR-polyurethaan materiaal.

    Het ontwikkelen van een polyurethaanafdichting die de prestaties van de beste PTFE-afdichtingen evenaart was verre van eenvoudig, legt Wolfgang Swete, hoofd R&D voor de Fluid Seals Strategic Product Line bij SKF, uit. “Door de grote extrusiespeling tussen de zuiger en de cilinderwand heb je een materiaal nodig met voldoende anti-extrusie dat onder alle bedrijfsomstandigheden zijn vorm blijft behouden.”

    Na testen met dichtingen gemaakt uit de hardst bestaande Ecopur stelde SKF vast dat deze afdichtingen niet opgewassen waren tegen hun taak. Het bedrijf liet zich echter niet ontmoedigen en sprak zijn interne materiaalontwikkelings- en productiemogelijkheden aan om een speciaal Ecopur-materiaal te maken dat specifiek moest dienen voor zuigerafdichtingen. Het nieuwe materiaal – X-Ecopur PS – is de hardste soort polyurethaan die momenteel door SKF wordt geproduceerd.

    Om de duurzaamheid van zijn nieuwe materiaal te testen voerde SKF een reeks statische extrusietests uit. Het installeerde materiaalmonsters in een testopstelling die olie bij 500 bar toevoerde om te proberen het materiaal door extrusiespelingen van 0,15 tot 0,7 mm te duwen. De testmonsters bleven twee weken lang in de testopstelling zitten bij temperaturen van 60 tot 100º C en na afloop van de test werd de permanente vervorming van de monsters gemeten. “X-Ecopur PS presteerde in alle tests aanzienlijk beter dan in de handel verkrijgbare alternatieven”, aldus Swete.

    Nu het een geschikt materiaal had gevonden, moest het SKF team nog de juiste afdichtingsgeometrie creëren. Dit was vertrouwd terrein voor de ingenieurs van het bedrijf. Ze beschikten namelijk al over een gevestigd productontwikkelingsproces dat uitgebreide computersimulatie met eindige-elemententechnieken combineert met snelle prototypeontwikkeling met CNC-machines en fysische tests op speciaal gemaakte statische en dynamische testapparatuur.

    Dit terugkerende proces bracht het bedrijf tot zijn definitieve ontwerp, waarin de geometrie van het buitenoppervlak van de polyurethaan glijring een ondiepe “M”-vorm heeft met twee zorgvuldig geoptimaliseerde afdichtingslippen. “Een afdichtingsprofiel met uitgesproken afdichtingspunten biedt meer effectieve afdichtingskrachten dan een vlak oppervlak. Dit verbetert de afdichtingsprestaties en vermindert de wrijvingsweerstand die door de afdichting wordt veroorzaakt”, zegt Swete. “Het concentreren van de krachten op twee afdichtingsranden in plaats van één heeft tot gevolg dat de afdichting niet scheeftrekt tijdens het gebruik, wat anders tot vroegtijdige defecten kan leiden.”

    Verdere ontwerpverfijningen in de nieuwe afdichtings range hebben betrekking op de werking van de afdichtings energie-gever. Dit is een zachter rubber element dat onder de polyurethaan glijring in de zuigergroef zit en de glijring naar buiten duwt tegen de binnenwand van de cilinder. Bij lichte afdichtingen is deze energizer gewoon een O-ring, terwijl ontwerpen voor middelzware en zware toepassingen een speciaal gevormde energie-gever van nitrilrubber gebruiken.

    In het nieuwe SKF ontwerp zijn zij-ventilatieopeningen geïntegreerd in de radiale zijwanden van de glijring om drukactivering van de ener-gever te garanderen. Hierdoor kan de afdichting snel van positie wisselen wanneer de drukrichting verandert, wat het risico op blow-by en een slechtere werking van de cilinder beperkt. De zij-ventilatieopeningen verminderen ook de kans op drukopbouw wanneer de glijring afdicht tegen de radiale wanden van het drukstuk, wat eveneens tot een slechtere werking van de cilinder kan leiden.

    Om de ontwerpen te valideren ondergingen de prototypeafdichtingen verdere strenge tests, waarbij ze meer dan 200 km op en neer bewogen in een testcilinder van 400 mm bij een druk tot 250 bar en temperaturen tot 80 ºC. Tijdens de test werden de wrijving en lekkage gemeten en na de tests werden de afdichtingen gemeten en gecontroleerd op extrusie- en oppervlakteslijtage. “Onze tests toonden aan dat de nieuwe afdichting beter presteerde dan in de handel verkrijgbare alternatieven”, zegt Swete. “Sommige benchmarkafdichtingen waarmee we ons vergeleken lieten het zelfs afweten nog voor het testproces was afgerond.”

    SKF heeft zijn innovatieve zuigerafdichtingsontwerp nu ontwikkeld tot een volledig aanbod voor een brede waaier van hydraulische toepassingen. Het lichte LPV-assortiment met O-ringactuator is bedoeld voor statische toepassingen binnen, zoals productiemachines. De afdichtingen zijn geschikt voor een druk tot 250 bar, snelheden tot 0,5 m/s en temperaturen van -20 tot 100º C. Het middelzware tot zware MPV-assortiment is bedoeld voor meer veeleisende toepassingen, zoals mobiele landbouw- of bouwmachines. MPV-afdichtingen passen in huizen met metrische afmetingen en zijn geschikt voor een druk tot 400 bar, snelheden tot 1 m/s en temperaturen van -20 tot 110º C. Een derde assortiment afdichtingen, DPV genaamd, biedt dezelfde bedrijfsspecificaties als het MPV-assortiment voor huizen met inch-afmetingen.

    “Het stemt mij tevreden dat we een zuigerafdichting hebben kunnen maken die niet alleen langer meegaat dan elk polyurethaan alternatief”, besluit Swete. “Ze presteert ook minstens even goed als de beste PTFE-afdichtingen en is bovendien snel en eenvoudig te installeren, een onmiskenbaar voordeel voor zowel OEM’s als onderhoudspersoneel.”

    Aktiebolaget SKF
    (publ)

    Voor meer informatie kunt u contact opnemen met:
    Perscontact: Hanco Hazenboom +31 30 6075331; hanco.hazenboom@skf.com

    SKF is een toonaangevende wereldwijde leverancier op het gebied van lagers, afdichtingen, mechatronica, smeersystemen en services, deze omvatten technische ondersteuning, onderhoudsdiensten, technische consultancy en opleiding. SKF is vertegenwoordigd in meer dan 130 landen en heeft wereldwijd ongeveer 17 000 distributeurs. De jaaromzet van de groep in 2017 bedroeg SEK 77 938 miljoen en het aantal werknemers was 45 678. www.skf.com

    ® SKF is een geregistreerd handelsmerk van de SKF Group.

  • Afbeelding

Perskit downloaden

Perskit (1.9 MB)

SKF logo