Seals-while经常小大小可以发挥重要作用在流体动力系统的性能和可靠性。就像任何组件,密封结构是一个不可或缺的因素。同样重要的是平衡之间的密封必须罢工的泄漏和friction-too和密封,随着系统的集成,将磨损和不执行。
“所有密封泄漏,”解释查克•白Hallite海豹国际商业开发总监,在12月的流体动力工业财团(FPIC)流体动力密封技术应用研讨会(了解更多,20981288)。“这叫做边界润滑,因为我们必须保持某种石油[在]密封唇口否则[将][因为]摩擦燃烧起来。我们叫它接受的泄漏。”
然而,过量的润滑是泄漏,而不足将导致摩擦,热量和磨损发生。“我们必须平衡适量的液体(密封),”他说。
考虑密封设计
白色,有四个主要元素时要考虑选择一个密封设计,比如U-Cup-the最常用的类型液压缸的活塞杆密封行业:预加载,槽填满,几何和材料。
系统密封公司。
预加载,他解释说,是需要应用一种弹簧负载在安装U-Cup成槽在零压力,以防止泄漏。“我们预测,弹簧负载需要什么,因为我们还必须看这部分开始时看到的压力。我们不能有太多的预加载开始。”
这是因为压力,密封开始变形。在最极端的10000 psi(689.5条),密封将平杆,导致摩擦发生。U-Cups海豹是动态的,这意味着它们密封根据目前的压力。确保正确的密封和摩擦达到平衡,确定正确的数量的预加载是至关重要的。“这是一个平衡…没有配方,您说的这个概要文件你这样做,你这样做,”“白说。”这是多年来我们已经能够发展,但它为每个应用程序是不同的。”
材料的选择是一个特别重要的密封设计,能够克服粘着滑动和液压系统中使用与流体的相互作用是关键。怀特说软材料往往更具粘性,所以难度的材料通常是理想的,因为它将产生更少的摩擦。然而,它不应该太难,会影响密封功能。
流体相互作用尤为重要,今天的欲望增加一些制造商使用环保的液体。“聚氨酯尤其倾向于不喜欢其中的一些,所以我们必须小心看兼容性,“白解释道。“不相容的结果在膨胀,摩擦[和]失败。”
他说最常见的材料Hallite使用聚氨酯是因为它提供的好处平衡对密封能力,穿,挤压阻力和成本。
耐水解/化学材料考虑,是一个重要的因素;这取决于它的醚或酯的液体和系统将决定最合适的材料。Ester-based材料,例如,能够与现有的一些环保液体交互,因此更适合那些应用程序,他们都得到了利用。
最大的外卖白说,是需要了解应用程序将使用的密封为了做出最好的决定使用什么样的材料。“并不是所有的材料都适合所有的应用程序。”
表面光洁度是另一个需要考虑的关键因素,他说。过去,顺利完成交配密封表面上是想防止腐蚀。然而,这种心态转向有一定粗糙度,以确保边界润滑。“如果你有一个平滑的表面,石油有无处可去,“白解释道。相反,如果你有太粗糙表面,密封唇口可以撕裂。所以,找到正确的平衡不太光滑,不太粗糙表面是至关重要的。
“表面光洁度需要同时讨论这么摩擦分析可以直接影响摩擦力和密封作用,”蒂姆·吉拉迪说,应用工程师在系统海豹Inc .在FPIC研讨会。
他引用一个案例研究的一个客户想要系统海豹调查四个不同的杆组最好的表面光洁度和识别中的应用。“这个案例研究着眼于表面光洁度参数组合对穿,”吉拉迪说。“实验设计专注于最显著减少磨损表面光洁度参数。”
该公司开发了一种密封和表面光洁度参数变化之间的相关性模型正确预测最优密封性能最好的表面光洁度。通过这样做,吉拉迪说一个优化的解决方案被发现为客户。此外,项目布局的基础系统海豹能给表面光洁度的建议。
Hallite 714高压紧凑型双动活塞密封特性的异形丁腈橡胶劲量快速响应为优秀的密封压力变化特征在大范围的压力条件下(了解更多,12062317)。
Hallite海豹美洲公司。
找到最优解
对于任何设计、测试和分析是确保优化性能的关键。吉拉迪在研讨会上谈到分析密封组件交互为了提高性能和可靠性。“我们如何分析这些交互来实现所需的交互是通过一个连续的过程,首先识别相关的应用程序参数…最重要的密封和最终缸设计,”他说。
缩写为邮票,这些参数是:
- 气缸的大小
- Temperature-operating以及环境
- 应用程序是它旋转,线性的,还有其他重要的需要考虑的因素
- 媒体或流体被利用
- 系统的压力
- 速度
从那里,他说,下一个步骤是进行边荷载分析中材料选择也是considered-followed通过挤压分析,最后分析摩擦。“所有这让我们一起优化密封组件基于他们的彼此相互作用。”
边荷载分析,特别关注导带之间的交互和其他缸杆和缸体等有助于确保适当的指导和消除与金属接触。它还可以提供有价值的信息,可以使用通过其余的分析过程中,吉拉迪说。
他解释说,标准方法确定边荷载均匀地分布在预测区域的导带。如果负载太高了,它的确定,增加导游带的高度会增加负载分发的投影面积。“这过于简单化的方法是经常使用,因为它是快速和容易的,”他说。“问题是,这里假定侧向负荷。它忽视了一个事实侧向负荷来自气缸本身计算线性结果,完全忽略了杆之间的接触角和导带”。
最好确定边荷载和其他因素的分析过程中,他说,包括实验方法,手工计算,有限元分析(FEA)和专有的计算器。虽然实验可以提供所需的结果,吉拉迪说,这是费时,需要为每个人建立和测试应用程序。手的计算也有同样的缺点。有限元分析需要昂贵的软件和仍然可以耗费时间,但更容易改变设计参数。
专有的计算器,他说,系统的首选方法是海豹。“这结合了易于修改的有限元分析软件,但交付结果的一小部分……分钟和小时,有时甚至在某些情况下,”他说。“这删除设置或用户错误的可能性,其他形式所困扰。”
吉拉迪解释说,海豹开发系统专有的计算器,以便更快的输入和结果基于输入邮票的信息。这个软件还删除设置的变化,往往存在运行有限元分析,给予更一致和准确的边荷载的计算。
这些可以是有益的,以及内部测试程序,在测试方面,不存在一个标准或标准不考虑不够。
如前所述,化学相容性和在应用程序中所使用的液体材料选择过程的重要方面。吉拉迪说,许多标准液兼容性测试只有24小时或7天;最多是28天。然而,这并不一定提供一个准确的照片长期兼容性。
他提供的测试系统海豹的例子进行了密封在一个特定类型的流体。7天之后一切都看起来好。公司决定运行测试的90天点决心足够统计抽样消除尽可能多的假阳性可能突然发现密封和流体不兼容。
确定被认为是可接受的leakage-a问题行业多年来一直在说白色是一个因素的密封设计目前没有已知的标准。什么被认为是可接受的在一个行业可能不是在另一个地方。
“[我们]比较直观地实际泄漏条件是什么,被认为是可接受的是什么?什么杆海豹表演最好的和我们如何最好的理解他们的泄漏,提高密封设计?基于应用程序的,但是很明显,我们不希望看到任何外漏,”怀特说。
适当的密封设计是不可或缺的保证流体动力组件的性能和可靠性,如液压缸。
SKF密封解决方案
他说Hallite退休SAE标准采用了一些一般性的指导,但它不提供一个全貌。为了克服这个,公司已与密尔沃基工程学院(MSOE)来开发一个活塞杆密封耐力试验装置。通常当测试活塞杆密封它需要大量的能量和机械阻力。“我们想要想出一个方法来测试活塞杆密封,并以最小的能量,我们可以这样做,”怀特说。
能够同时测试16杆密封,试验台提供了各种操作条件需要考虑如中风速度和长度、压力和温度,以及各种液体。“我们打开门不仅做测试,也开始做一些统计抽样,”他说。
“有了这个系统,我们可以开始评估行业内客户喜欢什么,“白色的继续。如果有一个特定类型的密封客户喜欢,Hallite可以测试它的泄漏,找出客户是否可以接受,并从那里确定基于应用程序什么类型的密封效果更好。
“现在我们可以开始用数据说话,”他总结道。“这是让我们至少跟客户说“这是多少这密封泄漏,好吗?我们要保持在一个可接受的标准泄漏。”
