Cookies på SKF's websted

Vi bruger cookies for at sikre, at vi kan give dig den bedst mulige oplevelse på vores websted og i vores webapplikationer. Hvis du fortsætter uden at ændre dine browserindstillinger, antager vi, at du accepterer at modtage cookies. Du kan dog til enhver tid ændre cookieindstillingerne i din browser.

En pligtopfyldende tætning

  • Historie

    2016 september 28, 13:00 CET

    For at opnå den højest mulige ydeevne fra virksomhedens nye stangtætning S1S har SKF's ingeniører måttet gøre brug af omfattende forskning og teknisk knowhow.

    Hydrauliksystemer er kun så gode som deres tætninger. Hydraulikcylindere har længe været standardtilgangen til bevægelsesapplikationer, der kræver høj effekttæthed og pålidelig service under hårde driftsbetingelser som f.eks. byggeri, minedrift, landbrug og skovbrug. Men succesfuld drift af hydraulikmaskiner afhænger af maskinernes evne til at bevæge sig samtidig med, at olien holdes inde i systemkomponenterne.

    Tætningsfejl har mange uønskede konsekvenser, herunder øgede drifts- og vedligeholdsomkostninger, tabt produktivitet på grund af ikke-planlagt nedetid, miljøforurening og sikkerhedsrisici for personalet. Desuden stiller disse systemer høje krav til deres tætninger. Den basisopgave, de skal udføre, er hård nok: De skal kunne rumme olie med et tryk på op til 400 bar og sommetider højere, samt temperaturer, der kan overstige 110 °C. Og denne opgave kombineres derudover med udfordringerne ved arbejdsmiljøet, der kan indeholde forurening fra støv og kemikalier, samt belastninger, der kan deformere komponenter og skabe mellemrum, som er vanskelige at holde tætte.

    Stangtætningen er en frontsoldat i kampen for at sikre, at det hydrauliske udstyr kører korrekt (billede 1). Uanset hvor i systemet, udsættes disse tætninger for nogle af de hårdeste krav på grund af deres placering – fordi de ofte sidder umiddelbart ved udstyrets arbejdsende, hvor de er mest udsat for sidebelastninger – og på grund af deres funktion, som skal sikre, at stangen kan flytte sig ind og ud med minimal friktion, samtidig med at olien holdes inde i cylinderen.

    Da SKF satte sig for at designe en ny stangtætning, som skulle indgå i virksomhedens omfattende sortiment af tætningsløsninger til hydraulikapplikationer, vidste virksomhedens ingeniører, at det ville kræve omfattende R&D og tests for at skabe et produkt, der skulle være bedst i klassen.

    Dette arbejde startede med valget af materiale. "Polyuretaner anvendes i mange tusinde tekniske applikationer, men tætninger udgør kun en lille procentdel af det samlede antal," forklarer Wolfgang Swete, der er Head of Fluid System Seals Product Line Development hos SKF. "Det betyder, at standardsammensætningerne fra materialeleverandører ikke nødvendigvis har den rette balance af præstationsegenskaber, som kræves for at kunne udfylde denne rolle."

    I stedet for at stille sig tilfreds med en færdig standardløsning, der kunne gå ud over ydeevnen, kunne SKF anvende sit eget skræddersyede materiale. Virksomhedens ECOPUR-polyuretan blev udviklet specielt som et førsteklasses materiale til tætningsapplikationer. Årtiers erfaring med andre produkter har vist, at materialet har en overlegen tætningsevne og lang levetid, fordi det har den rette kombination af styrke og fleksibilitet og samtidig er slidbestandigt og holdbart.

    Materialets egenskaber var også vigtige for SKF's muligheder for at definere en optimal geometri for den nye tætning. Tætninger med enkelt læbe som f.eks. SKF S1S består faktisk af adskillige funktionsdele, og de fungerer og interagerer med hårfin balance. "Selv om det primære formål med en tætning er at stoppe lækager, skal stangtætninger faktisk også frigive en lille smule olie gennem tætningskanten," siger Swete. "Denne olie skaber en oliehinde med en tykkelse på under 1µm, der betyder, at stangen kan bevæge sig gnidningsløst." Præcis kontrol med denne oliehinde påvirker cylinderens ydeevne og tætningens levetid (billede 2). SKF anvendte avanceret finite element-analyse kombineret med virksomhedens omfattende viden om smøremiddelteknologi for at forstå, hvordan man bedst kontrollerer oliehinden. Denne undersøgelse afdækkede, at en mindre radius ved tætningens læbe producerede en tyndere hinde, hvilket giver en gnidningsløs funktion uden for stort tab af væske. Men uden et egnet, slidbestandigt materiale ville en så lille radius gå ud over tætningens holdbarhed.

    Det er ikke kun tætningens læbe, der påvirker oliehinden, forklarer Swete. "Når stangen trækkes tilbage i cylinderen, styrer den bageste hæl på tætningen returpumpeeffekten og trækker smøremiddel med tilbage. Ved her at optimere formen på tætningen for at maksimere denne effekt reducerer vi det overordnede tab af væske og bevarer smøremidlets ydeevne."

    U-ringsrillen foran på tætningen gør, at tætningskanten kan bevæge sig i forhold til cylinderen og tilpasse sig til unøjagtigheder i overfladen eller deformation under drift. Størrelsen og formen på denne rille påvirker også tætningens friktionsegenskaber mod stangen, når den er i bevægelse. Forkert designede tætninger kan udvikle det såkaldte stick-slip-fænomen, der medfører uregelmæssig bevægelse og støj. Værre endnu viste SKF's analyse, at for høj stress i kontaktområdet ville forringe tætningens levetid betydeligt. Det krævede gentagne designfaser, finite element-analyse (FEA) og prototypetests at opnå en rillegeometri, der leverede den rette balance mellem friktion og tætningsydeevne.

    "I en udviklingsproces som denne vil der altid være behov for en kombination af simulering og test," forklarer Swete. "Med de rette FEA-teknikker og en korrekt materialemodel kan man reducere omfanget af de fysiske tests, der er behov for, men man vil aldrig kunne eliminere dette behov helt." I praksis, siger han, understøtter simulering og fysiske tests hinanden, og resultaterne af disse tests gør det muligt for ingeniørerne at forfine og forbedre deres modelleringsteknikker.

    Under udviklingen af S1S, lod SKF sine tætninger gennemgå et ekstremt krævende testforløb, hvor prototyper vandrede op og ned i hundredvis af kilometer på en specialfremstillet prøvestand, der indeholdt 110 °C varm olie ved et tryk på op til 315 bar. Prøvestanden målte friktionskraft og lækage under testene, og efter hver test blev hver enkelt tætning omhyggelig målt for at se, hvor meget den var deformeret. "I modsætning til lejer findes der ingen opskrift, man kan følge, når man skal forudsige en tætnings levetid," forklarer Swete. "Men vi ved, at omfanget af den formforandring og deformering, en tætning oplever, er en vigtig indikator for, hvor lang dens levetid er." Som en stor tilfredsstillelse for Swete og hans team opnåede S1S en ydeevne, der var bedst i klassen for alle de tre mål, som var opstillet i komparative tests, sammenlignet med førsteklassestætninger fra andre producenter (billede 3).

    Produktion betyder også noget. Tætningskanterne og U-ringsrillen skal fremstilles nøjagtigt for at fungere efter hensigten, mens stangen er i bevægelse, og tætningens evne til at rumme tryk i statisk tilstand afhænger af en nøjagtig prespasning mellem tætningens udvendige kanter og rillen i den cylinder, som den monteres i. Her kunne SKF drage fordel af sine avancerede interne produktionsfaciliteter. Disse gør det muligt at producere polyuretankomponenter med ekstremt tætte tolerancer ved hjælp af en række processer som f.eks. maskinel bearbejdning til prototyper og lavvolumenproduktion eller formstøbning til højere volumener og standarddele.

    SKF's hydrauliske stempelstangstætning S1S er nu sat i produktion i en række forskellige standardstørrelser med udvendige diametre fra 18 til 240 mm. Flere størrelser tilføjes løbende til sortimentet. Til kunder, der efterspørger usædvanlige løsninger, kan virksomheden også tilbyde maskinelt bearbejdede versioner af tætningen i specialstørrelser, hvor de samme avancerede produktionsfaciliteter samtidig tillader en problemfri overgang til formstøbt produktion, hvis volumenerne tillader det.

    SKF Danmark A/S
    (børsnoteret)

    Yderligere oplysninger kan fås ved at kontakte:
    Pressekontakt: Lisbeth Skovlund, +45 43 43 66 33; lisbeth.skovlund@skf.com

    SKF er en førende global leverandør af lejer, tætninger, mekatronik, smøresystemer og serviceydelser, der omfatter teknisk support, vedligeholds- og driftssikkerhedsservice, teknisk rådgivning og uddannelse. SKF er repræsenteret i mere end 130 lande og har ca. 17.000 forhandlere over hele verden. I 2015 havde SKF en omsætning på SEK 75.997 millioner, og antallet af medarbejdere var 46.635. www.skf.com

    ® SKF og ECOPUR er registrerede varemærker tilhørende SKF Group.

  • Billede

Download pressemappe

Pressemappe (1.0 MB)

SKF logo