Súbory „cookie“ na webovej stránke SKF

Používame súbory „cookie“, aby sme Vám na našich webových stránkach a webových aplikáciách zabezpečili najlepšie skúsenosti. Ak budete pokračovať bez zmeny nastavenia vášho prehliadača, budeme to považovať za súhlas s prijímaním súborov „cookie“. Nastavenia vášho prehliadača ohľadom súborov „cookie“ si však môžete zmeniť kedykoľvek.

Tesnenie do náročných podmienok

  • Príbeh

    2016 september 28, 13:00 CET

    Aby inžinieri SKF dosiahli čo najlepšie vlastnosti nového tesnenia S1S pre hydraulické piestnice, museli vynaložiť množstvo výskumnej práce a technického know-how.

    Kvapalinové výkonové systémy sú len také dobré, ako ich tesnenia. Hydraulické valce sú už dlho štandardným prístupom pri pohybových aplikáciách, ktoré si vyžadujú vysokú hustotu výkonu a spoľahlivú činnosť v ťažkých prevádzkových podmienkach, aké sú v stavebníctve, baníctve, poľnohospodárstve a lesníctve. Úspešná prevádzka hydraulických strojných zariadení závisí od ich schopností umožniť pohyb a zároveň udržať olej v komponentoch systému.

    Poruchy tesnení majú množstvo nežiaducich dôsledkov vrátane zvýšených nákladov na prevádzku a údržbu, zníženej produktivity kvôli neplánovaným prestojom, znečistenia životného prostredia a bezpečnostných rizík pre personál. Tieto systémy navyše potrebujú veľa tesnení. Ich základná úloha je dostatočne náročná: uzatvorený olej má tlak až 400 barov (5800 psi) a niekedy aj vyšší a teplota môže presiahnuť 110 °C (230 °F). A úloha je ešte sťažená náročným pracovným prostredím, ktoré môže obsahovať prach a chemické kontaminanty a zaťaženia, ktoré môžu narušiť komponenty a vytvárať medzery, ktoré sa veľmi ťažko utesňujú.

    Tesnenie piestnice je vojakom v prvej línii v bitke o udržanie správnej činnosti hydraulického zariadenia (obrázok 1). Vďaka svojmu umiestneniu čelia tieto tesnenia niektorým z najnáročnejších požiadaviek na akýkoľvek diel systému. Často sú na pracovnej časti zariadenia, kde je veľká pravdepodobnosť pôsobenia bočných zaťažení, pričom ich úlohou je umožniť pohyb piestnice dnu a von s minimálnym trením a zároveň udržať olej vo vnútri valca.

    Keď sa spoločnosť SKF rozhodla skonštruovať nové tesnenie piestnice ako súčasť komplexného sortimentu tesniacich riešení pre kvapalinové výkonové aplikácie, inžinieri spoločnosti vedeli, že vytvorenie špičkového produktu si bude vyžadovať intenzívny výskum a vývoj a náročné testovanie.

    Toto úsilie sa začalo výberom materiálu. „Polyuretány sa používajú v tisíckach technických aplikácií, ale tesnenia tvoria z celkového súčtu len nepatrné percento,“ vysvetľuje Wolfgang Swete, vedúci produktovej línie tesnení pre kvapalinové systémy v spoločnosti SKF. „Znamená to, že štandardné zlúčeniny od dodávateľov materiálov nemusia mať pre túto úlohu správne vyváženie výkonových charakteristík.“

    Než by sa spoločnosť SKF rozhodla pre možnosť využiť dostupný materiál, ktorý by nemusel dosahovať požadovanú výkonnosť, radšej sa rozhodla použiť vlastný upravený materiál. Polyuretán ECOPUR vyvinula spoločnosť špeciálne ako materiál prémiovej triedy pre aplikácie tesnení. Desaťročia skúseností v iných produktoch ukázali, že má správnu kombináciu sily a pružnosti, ktorá sa dá využiť na dosiahnutie vynikajúcich tesniacich vlastností a jeho odolnosť voči odieraniu a trvanlivosť zabezpečujú dlhú prevádzkovú životnosť.

    Dôležité boli aj charakteristiky materiálu, pretože SKF umožnili definovať optimálnu geometriu nového tesnenia. Tesnenia s jedným prelisom, ako je S1S od SKF, majú v skutočnosti niekoľko činných dielov, ktoré fungujú a vzájomne spolupracujú veľmi prepracovanými spôsobmi. „Hoci najdôležitejšou úlohou všetkých tesnení je zabrániť presakovaniu, tesnenie piestnice musí v skutočnosti cez tesniaci okraj prepúšťať malé množstvo oleja,“ hovorí Swete. „Tento olej vytvára mazací film s hrúbkou menej ako 1 µm, ktorý umožňuje hladký pohyb piestnice.“ Precízna regulácia tohto mazacieho filmu ovplyvňuje výkonnosť valca a životnosť tesnenia (obrázok 2). Pri skúmaní najlepšieho spôsobu regulovania mazacieho filmu využila spoločnosť SKF zdokonalenú analýzu konečných prvkov v kombinácii so svojimi rozsiahlymi vedomosťami technológie mazania. Skúmaním sa zistilo, že menší polomer prelisu tesnenia produkuje tenší film, ktorý umožňuje plynulé fungovanie bez nadmernej straty kvapaliny. Ale bez primerane odolného materiálu by malý polomer viedol ku zhoršeniu životnosti tesnenia.

    Mazací film však nie je ovplyvnený len prelisom tesnenia, pokračuje Swete vo vysvetľovaní. „Keď sa piestnica zasúva do valca, zadný okraj tesnenia reguluje vplyv spätného nasávania, ktoré mazivo vťahuje dovnútra. Optimalizáciou tvaru tesnenia pre maximalizáciu tohto vplyvu znižujeme celkovú stratu kvapaliny a zachovávame schopnosť mazania.“

    Drážka v tvare U pred tesnením umožňuje relatívny pohyb okraja tesnenia vzhľadom k valcu, čím sa prispôsobuje nedokonalostiam povrchu alebo rušivým vplyvom počas prevádzky. Aj rozmer a tvar tejto drážky ovplyvňuje trecie charakteristiky tesnenia vzhľadom k pohybujúcej sa piestnici. Pri nesprávne navrhnutých tesneniach sa môže prejavovať lepivo-klzný jav, ktorý spôsobuje trhavý pohyb a hluk. A čo je ešte horšie, analýza SKF ukázala, že nadmerné zaťaženie kontaktnej plochy by výrazne ovplyvnilo životnosť tesnenia. Geometriu drážky, ktorá zabezpečuje správne vyváženie trenia a tesniacich vlastností, sa nám podarilo dosiahnuť po mnohých opakovaných cykloch dizajnu, FEA a testovania prototypov.

    „V takomto procese vývoja vždy potrebujete kombináciu simulácií a testovania,“ objasňuje Swete. „Správnymi technikami FEA a vhodným modelom materiálu môžete znížiť počet fyzických testov, ktoré potrebujete vykonať, ale túto požiadavku nikdy nedokážete úplne eliminovať.“ V praxi, pokračuje, sa simulácie a fyzické testovanie navzájom dopĺňajú a výsledky testov umožňujú inžinierom zdokonaľovať a zlepšovať ich techniky modelovania.

    V priebehu vývoja S1S podrobila SKF svoje tesnenia mimoriadne náročnému režimu testovania, pričom prototypy sa pohybovali nahor a nadol stovky kilometrov vo špeciálne vyrobenom testovacom prípravku s olejom horúcim 110 °C (230 °F) a pri tlakoch až 315 barov. Prípravok počas testu meral treciu silu a presakovanie a každé tesnenie bolo po každom teste dôkladne premerané, aby sa zistila miera jeho deformácie. „Pri tesneniach, na rozdiel od ložísk, neexistuje vzorec na výpočet ich životnosti,“ vysvetľuje Swete. „Vieme však, že dôležitým indikátorom dlhodobého fungovania tesnenia je počet zdvihov a rušivé vplyvy, ktoré na neho pôsobia.“ Potešiteľné pre Sweta a jeho tím je, že tesnenie S1S dosiahlo pri porovnávacích testoch najlepšie výsledky vo všetkých troch meraniach vzhľadom k prémiovým tesneniam iných výrobcov (obrázok 3).

    Aj na výrobe záleží. Aby sa hrany tesnení a drážka tvaru U správali pri pohybe piestnice podľa vypracovaného návrhu, musia byť vyrobené veľmi presne. A schopnosť tesnenia udržať tlak pri nepohybujúcej sa piestnici závisí od presnej súčinnosti medzi vonkajšími hranami tesnenia a drážkou vo valci, v ktorom sú nainštalované. Spoločnosť SKF pri tom využila svoje vlastné vyspelé výrobné kapacity. Tieto umožnili výrobu polyuretánových komponentov s veľmi prísnymi toleranciami, pričom sa využili rôzne procesy, od obrábania prototypov a malosériovej výroby až po odlievanie väčších objemov a štandardných dielov.

    Tesnenie hydraulickej piestnice S1S od SKF sa teraz vyrába v širokom rozsahu štandardných rozmerov s vonkajším priemerom od 18 po 240 mm. Do tohto sortimentu sa neustále pridávajú ďalšie rozmery. Pre zákazníkov s nezvyčajnými potrebami dokáže spoločnosť ponúknuť aj opracované verzie špeciálnych rozmerov tesnení, pričom ak to výrobné množstvá dovolia, tie isté vyspelé výrobné kapacity dokážu zvládnuť plynulý prechod na výrobu odlievaním.

    Spoločnosť SKF
    (publ.)

    Pre ďalšie informácie sa obráťte na:
    Vzťahy s médiami: Sabine Hergenröder, +46 31 337 6418; +46 705 77 6418 sabine.hergenroder@skf.com

    SKF je vedúcim globálnym dodávateľom ložísk, tesnení, mechatroniky, mazacích systémov a služieb, medzi ktoré patrí technická podpora, údržba a služby zamerané na spoľahlivosť, inžinierske poradenstvo a školenia. Spoločnosť SKF je zastúpená vo viac než 130 krajinách a má približne 17 000 distribučných miest na celom svete. Ročné tržby v roku 2015 dosiahli 75 997 miliónov švédskych korún a počet zamestnancov dosiahol 46 635. www.skf.com

    ® SKF a CARB sú registrovanými ochrannými známkami Skupiny SKF.

  • Obrázok

Stiahnuť verziu pre tlač

Verzia pre tlač (1.0 MB)

SKF logo