Гидравлические уплотнения

Гидравлические уплотнения должны не только предотвращать утечку жидкости из цилиндра, но и выдерживать высокие давления, экстремальные температуры и поперечные силы внутри цилиндра. Гидравлические уплотнения делятся на две категории: динамические и статические.

Динамические типы уплотняют между компонентами в относительном движении. Например, в гидравлическом цилиндре система уплотнения штока изолирует динамическое возвратно-поступательное движение между штоком поршня и головкой, в то время как система уплотнения поршня изолирует динамическое возвратно-поступательное движение между поршнем и отверстием цилиндра.

Каждое динамическое уплотнение в гидроцилиндре выполняет практические функции:

Уплотнения поршня действуют как барьеры давления и препятствуют прохождению жидкости через поршень (что важно для управления движением цилиндра, поддержания положения и удержания нагрузки).

Уплотнения штока действуют как барьеры давления и удерживают рабочую жидкость внутри цилиндра, регулируют пленку жидкости, которая распространяется вместе с поверхностью штока поршня (важно для предотвращения коррозии штока и смазки грязесъемного уплотнения и самого штока) и принимают пленку смазки. обратно в цилиндр, когда шток втягивается.

Буферные уплотнения защищают уплотнение штока от пиков давления жидкости, превышающих давление в системе, уменьшают колебания давления в системе (тем самым улучшая характеристики уплотнений штока, позволяя уплотнению штока выдерживать более постоянное или постепенно меняющееся давление) и действуют как внутренние исключающие устройства для предотвращения системы загрязнения (например, металлические частицы) от повреждения уплотнения штока.

Грязесъемные уплотнения предотвращают попадание внешних загрязнений в цилиндр и гидравлическую систему и принимают масляную пленку обратно в цилиндр, когда шток втягивается.

Для сравнения, статические типы уплотняют между компонентами, скрепленными вместе, без относительного движения. В гидравлических цилиндрах используются статические уплотнения во многих местах, в зависимости от конструкции и конструкции цилиндра. Наиболее распространены статические уплотнения между поршнем и штоком поршня, а также между головкой и трубкой цилиндра.

Свойства материалов

Материалы играют жизненно важную роль в обеспечении оптимальной производительности и срока службы гидравлических уплотнений. Оценка различных свойств, проявляемых различными материалами и / или их комбинациями, поможет сделать правильный выбор уплотнения.

В общий «список пожеланий» свойств материала для рассмотрения включены:

• Хорошая эластичность в широком диапазоне температур, особенно при низких температурах;
• Превосходная остаточная деформация при сжатии и релаксация напряжений для сохранения силы уплотнения;
• Достаточная твердость и гибкость, чтобы избежать утечки и облегчить установку;
• Превосходная стойкость к экструзии зазора для покрытия повышенного давления гидравлического оборудования;
• Адекватный диапазон рабочих температур;
• Хорошая химическая совместимость для широкого ассортимента гидравлических жидкостей, таких как минеральные и синтетические масла, биоразлагаемые жидкости и жидкости на водной основе или огнестойкие жидкости;
• Превосходные трибологические свойства (низкие значения трения и высокая износостойкость) для достижения высокой эффективности и предотвращения преждевременных отказов, особенно при уплотнении против шероховатых поверхностей. (Трибология — это исследование конструкции, трения, износа и смазки взаимодействующих поверхностей при относительном движении).

В общем, мир уплотнительных материалов состоит из основных групп полимерных материалов (с модификациями и специальными марками, всегда возможными для удовлетворения требований области применения). Наиболее распространенные материалы для гидравлических уплотнений включают:

• Термопластические эластомеры, такие как полиуретаны, обеспечивают превосходную устойчивость к износу и давлению, а также демонстрируют эластичность и гибкость;
• Каучуки, такие как нитрильный каучук (NBR), широко используются в качестве динамических уплотнений в гидроэнергетике. В зависимости от химического состава каучуки могут работать в широком диапазоне температур и выдерживать многие гидравлические жидкости;
• Политетрафторэтилен (ПТФЭ) — это полимер с уникальным составом и свойствами, который, среди пластмасс, обеспечивает наивысшую химическую стойкость и самый низкий коэффициент трения (обеспечивая превосходные характеристики при запуске, минимальное явление прерывистого скольжения и точное позиционирование гидроцилиндров). Этот полимер часто модифицируют путем добавления органических и / или неорганических наполнителей для улучшения определенных свойств, таких как сопротивление износу или экструзии;
• Жесткие термопласты и термореактивные пластмассы (и их композиты) характеризуются гораздо более высокой твердостью и жесткостью, меньшей эластичностью по сравнению с полиуретанами, каучуками и PTFE. В результате они подходят для компонентов, для которых механическая прочность важнее гибкости, таких как специальные поршневые уплотнения для тяжелых условий эксплуатации.

Кроме того, инновационные варианты материалов расширили портфель технологий уплотнения. Например, связывание уретана с ПТФЭ и другими жесткими пластиками продемонстрировало улучшенные характеристики при высоких давлениях, температурах и скоростях, в то время как связывание термореактивных материалов с ПТФЭ и другими пластиками может улучшить герметичность и продлить срок службы уплотнения.

Совместимость с жидкостями обязательна

Жидкости, используемые в различных гидравлических системах, состоят из химического состава и классов вязкости, соответствующих области применения. В то время как жидкости на основе минеральных масел с различными добавками представляют собой наиболее часто используемые среды в гидравлических системах, можно встретить альтернативные жидкости.

Ярким примером является растущее использование биоразлагаемых жидкостей. Однако эти жидкости более восприимчивы к уносимой воде, и большинство уретанов герметичного качества не будут подвергаться гидролизу при воздействии высокой температуры, воды или влажности. В качестве решения и повышения производительности были введены устойчивые к гидролизу уретаны.

Поскольку жидкости существенно различаются в зависимости от производителя, типов добавок и уровней загрязнения, всегда следует внимательно следить за совместимостью жидкости со всеми материалами уплотнения (а также с температурой и механическими нагрузками на материал уплотнения). Лучшая практика — это проверка совместимости уплотнения с реальной жидкостью и в реальных условиях эксплуатации.