Ciasteczka wykorzystywane przez serwis internetowy SKF

SKF uzywa na swoich stornach interentowych cookies w celu możliwie jak najlepszego dostosowywania prezentowanych informacji do preferencji odwiedzających, dotyczących między innymi regionu i języka. Czy wyrażasz zgodę na wykorzystywanie cookies przez SKF?

cookie_information_popup_text_2[150]

Środek nacisku

  • Artykuł

    2018 marzec 05, 09:00 CEST

    Rozwój gamy najlepszych w swojej klasie uszczelnień do tłoków hydraulicznych wymagał od inżynierów SKF stworzenia specjalnych materiałów i zastosowania zaawansowanych technik analitycznych

    Göteborg, 5 marca 2018 roku: Uszczelnienie tłoka ma zasadnicze znaczenie dla parametrów pracy siłownika hydraulicznego. Umieszczone w rowku na obwodzie zewnętrznym tłoka, uszczelnienie to musi wytrzymywać wysoki nacisk cieczy hydraulicznej, nie hamując przy tym wzdłużnego ruchu tłoka w cylindrze. A że większość siłowników hydraulicznych pracuje dwukierunkowo, to musi ono stawiać opór naciskowi z obydwu stron. Pomyślne skonstruowanie uszczelnienia tłoka wiąże się ze znalezieniem trudno uchwytnej równowagi między tarciem a właściwościami uszczelniającymi. Gdyby uszczelnienie pozwalało na wydostawanie się nadmiernej ilości cieczy ze strony wysokociśnieniowej cylindra na stronę niskociśnieniową, osiągi byłyby obniżone. Zbyt duże tarcie na ściance cylindra powodowałoby natomiast przyspieszone zużycie i oznaczało zmniejszoną trwałość eksploatacyjną. Całkowite niepowodzenie uszczelnienia tłoka, nazywane „przedmuchem”, może mieć poważne implikacje dla bezpieczeństwa i eksploatacji – na przykład w maszynach budowlanych lub tych przeznaczonych do transportu bliskiego i przeładunku materiałów, skutkuje potencjalnie utratą kontroli nad przenoszonym ładunkiem.

    Jak gdyby zasadnicze wymagania eksploatacyjne nie były dość trudne, uszczelnienia tłoka stwarzają ponadto niebagatelne wyzwanie dla inżynierii materiałowej, jako że ciecze hydrauliczne o wysokiej temperaturze, znajdujące się pod wysokim ciśnieniem, wpływają szkodliwie na stan materiałów uszczelniających oraz mogą powodować rozszerzanie i kurczenie się innych części w trakcie pracy.

    Materiałem często wybieranym z myślą o sprostaniu owym wyzwaniom jest PTFE (politetrafluoroetylen). Odpowiednim do tej roli czynią go, między wieloma innymi, takie cechy jak : nadzwyczaj małe tarcie spoczynkowe i ślizgowe oraz dobra odporność chemiczna. Uszczelnienia z PTFE podlegają jednak pewnym istotnym ograniczeniom. Przede wszystkim, ograniczona sprężystość tworzywa sprawia, że przy zakładaniu uszczelnień z PTFE niekiedy trudno uniknąć ich uszkodzenia. Do uszczelniaczy z PTFE potrzebne są specjalne tuleje, które przed założeniem rozciągają uszczelnienia, by te w dalszej kolejności kalibrować z powrotem do właściwej średnicy, w procesie czasochłonnym i kosztownym dla producentów sprzętu na równi z zespołami do spraw utrzymania ruchu. Co więcej, ze względu na swoją plastyczność, pod obciążeniami nawrotnymi PTFE może odmówić przyjęcia swojego pierwotnego kształtu – a to osłabia skuteczność uszczelnienia.

    To właśnie zadanie przezwyciężenia mankamentów uszczelnień z PTFE skłoniło zespół inżynierów SKF do zapoczątkowania rozwoju alternatywnej technologii uszczelnienia, wykorzystującej szeroko uznane już tworzywo poliuretanowe ECOPUR.

    Jak tłumaczy Wolfgang Swete, piastujący w SKF stanowisko kierownika badań i rozwoju na rzecz strategicznej linii produktowej z zakresu uszczelnień do cieczy, skonstruowanie takiego uszczelnienia poliuretanowego, które mogłoby dorównać parametrami pracy najlepszym uszczelnieniom z PTFE, było sprawą daleką od prostej: „Z powodu sporej szczeliny wyciskowej między tłokiem a cylindrem, potrzebny jest materiał o wystarczająco dużej odporności na wyciskanie, zachowujący swój kształt w pełnym spektrum przewidzianych warunków eksploatacji.”

    Przeprowadzone w SKF testy prototypów uszczelnień wytworzonych z najtwardszego gatunku poliuretanu Ecopur wykazały, że tworzywo to nie jest w stanie sprostać wyzwaniu. Niezrażeni, sięgnęliśmy do własnych, wewnętrznych zdolności na polu rozwoju materiałów i produkcji, aby stworzyć specjalny gatunek Ecopur, przeznaczony w szczególności do uszczelnień tłoka. Nowe tworzywo – X-Ecopur PS – to aktualnie najtwardszy z wytwarzanych przez SKF gatunków poliuretanu.

    Celem sprawdzenia trwałości nowego materiału, firma SKF przeprowadziła szereg prób wyciskania spoczynkowego: próbki tworzywa umieszczano w mocowaniu podającym olej pod ciśnieniem 500 bar i usiłującym przepychać materiał przez szczeliny wyciskowe różnej wielkości, od 0,15 do 0,7 mm; badane próbki pozostawano w mocowaniu na czas dwóch tygodni, w temperaturach od +60 do +100ºC, by z końcem próby mierzyć ich trwałe odkształcenie. „Tworzywo X-Ecopur PS sprawdzało się na całej przestrzeni prób znacznie lepiej niż dostępne na rynku alternatywy” – mówi Swete.

    Dysponując już odpowiednim materiałem, zespół SKF musiał następnie uzyskać właściwą geometrię uszczelnienia. To był teren dobrze znany inżynierom przedsiębiorstwa, realizującym silnie ugruntowany proces rozwoju produktów, który łączy w sobie szeroko zakrojone symulacje komputerowe metodą elementów skończonych, sprawny rozwój prototypów z wykorzystaniem obrabiarek CNC (komputerowo sterowanych numerycznie) i próby fizyczne w specjalnym sprzęcie do testów spoczynkowych i dynamicznych.

    Ten wielokrotny proces doprowadził przedsiębiorstwo do ostatecznej konstrukcji, w której to geometria powierzchni zewnętrznej poliuretanowego pierścienia ślizgowego ma kształt płytkiej litery M, z dwiema starannie zoptymalizowanymi wargami uszczelniającymi. „Profil uszczelniacza z wyraźnie zaznaczonymi stopniami uszczelnienia zapewnia skuteczniejsze siły uszczelniające niż płaska powierzchnia: podnosi skuteczność uszczelnienia przy jednoczesnym zmniejszeniu wytwarzanego przez uszczelniacz oporu tarcia” – objaśnia Swete. „A rozłożenie sił pomiędzy dwa brzegi uszczelniające zamiast skupienia ich w jednym sprawia, że uszczelniacz nie przekrzywia się w trakcie pracy, co doprowadziłoby do przedwczesnej awarii.”

    Dalsze udoskonalenia konstrukcyjne w nowej gamie uszczelnień dotyczą działania aktywatora (rozprężacza). Jest to element z miększego kauczuku, który spoczywa pod poliuretanowym pierścieniem ślizgowym, w rowku na powierzchni tłoka, i dociska pierścień ślizgowy do wewnętrznej strony ścianki cylindra. W uszczelnieniach na niewymagające warunki pracy taką funkcję spełnia prosty O-ring (pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym), natomiast konstrukcje przeznaczone do umiarkowanie wymagających oraz ciężkich warunków pracy wykorzystują specjalnie ukształtowany aktywator z kauczuku nitrylowego.

    W nowej konstrukcji SKF odpowietrzniki boczne, dopilnowujące ciśnieniowego aktywowania rozprężacza, są częścią promieniowych ścianek bocznych pierścienia ślizgowego. To pozwala uszczelnieniu szybko zmieniać pozycję w odpowiedzi na zmiany kierunku oddziaływania ciśnienia, a zatem zmniejsza niebezpieczeństwo przedmuchu i związanej z tym utraty funkcjonalności siłownika. Odpowietrzniki boczne ograniczają ponadto prawdopodobieństwo uwięzienia ciśnienia, do czego może dochodzić, kiedy pierścień ślizgowy zapewnia uszczelnienie względem promieniowych ścianek dławika uszczelniacza, i co również może poskutkować utratą funkcjonalności siłownika.

    Aby zweryfikować poprawność konstrukcji, prototypy uszczelnień poddano dalszym, ciężkim próbom, obejmującym ponad 200 km ruchu w górę i w dół cylindra testowego wielkości 400 mm pod ciśnieniem dochodzącym do 250 bar i w temperaturach na poziomie +80ºC. W trakcie prób mierzono tarcie i wielkość wycieku, zaś po ich zakończeniu wykonywano pomiary samych uszczelnień i poddawano je oględzinom pod kątem ewentualnego wyciśnięcia oraz zużycia powierzchni. „Przeprowadzone próby wykazały, że nasze nowe uszczelnienie oferuje lepsze parametry pracy niż dostępne na rynku alternatywy” – stwierdza Swete. „W istocie, wiele spośród wzorcowych uszczelnień, z którymi się porównywaliśmy, zawodziło jeszcze przed końcem procesu testowego.”

    W rezultacie firma SKF stworzyła na podstawie innowacyjnej konstrukcji uszczelnienia tłoka pełną gamę produktów do zróżnicowanych zastosowań hydraulicznych. Seria LPV – na niewymagające warunki pracy, z aktywatorem w postaci O-ringu – jest przeznaczona do układów stacjonarnych, które pracują pod dachem, takich jak maszyny produkcyjne. Uszczelnienia te sprawdzają się przy ciśnieniach dochodzących do 250 bar, prędkościach do 0,5 m/s i temperaturach od –20 do +100ºC. Seria MPV – na umiarkowanie wymagające oraz ciężkie warunki pracy – przeznaczona jest do zastosowań trudniejszych, takich jak ruchome maszyny rolnicze i budowlane. Dopasowane do opraw o wymiarach metrycznych, uszczelnienia MPV sprawdzają się przy ciśnieniach dochodzących do 400 bar, prędkościach do 1 m/s i temperaturach od –20 do +110ºC. Trzecia seria uszczelnień, nosząca oznaczenie DPV, oferuje wszystko to, co MPV, tyle że w odniesieniu do opraw o wymiarach calowych.

    „Niezmiernie się cieszę, że udało nam się stworzyć takie uszczelnienie tłoka, które jest nie tylko trwalsze od którejkolwiek alternatywy poliuretanowej” – podsumowuje Swete. „Oferuje ono bowiem osiągi co najmniej równie dobre jak najlepsze uszczelnienia z PTFE, i to z dodatkową zaletą, jaką jest łatwy i szybki montaż, będący źródłem korzyści zarówno dla producentów sprzętu oryginalnego, jak i dla personelu do spraw utrzymania ruchu.”

    Aktiebolaget SKF
    (publ)

    Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z nami:
    dział relacji z mediami: Theo Kjellberg. Numer telefonu stacjonarnego: +46 31-337 6576. Numer telefonu komórkowego: +46 725-776 576. Adres e-mail: theo.kjellberg@skf.com

    SKF jest wiodącym globalnym dostawcą łożysk, uszczelnień, rozwiązań z zakresu mechatroniki i systemów smarowania oraz świadczy usługi obejmujące wsparcie techniczne, utrzymanie ruchu i niezawodności, doradztwo techniczne i szkolenia. Grupa SKF jest reprezentowana w ponad 130 krajach i posiada około 17 000 punktów dystrybucji na całym świecie. W roku 2017 roczna sprzedaż osiągnęła poziom 77 938 mln SEK, a liczba pracowników wyniosła 45 678. www.skf.com

    ® SKF jest zastrzeżonym znakiem towarowym Grupy SKF.

  • Obraz

Pobierz pakiet prasowy

Pakiet prasowy (1.9 MB)

SKF logo