Как выбрать оптимальный комплект уплотнений для гидравлических поршней для работы под высоким давлением

Когда гидравлический цилиндр выходит из строя под высоким давлением, затраты заключаются не только в замене детали — это также приводит к простою экскаватора, пресса или критически важной машины для литья под давлением. Выбор правильного решения имеет решающее значение.выбор комплекта для ремонта гидравлического цилиндраЭто инженерное решение, которое обеспечивает баланс между гидродинамикой, материаловедением и точностью изготовления.Polypac Industrial Technology Co., Ltd.Мы используем более чем 15-летний опыт исследований и разработок, а также производственную площадку площадью 10 000 квадратных метров для создания уплотнений, способных выдерживать эти экстремальные нагрузки.

Краткое резюме: Выбор правильного комплекта уплотнений

• Твердость материала:Для систем, работающих при давлении свыше 400 бар, приоритет следует отдавать материалам с высокой твердостью по Шору (Shore 55D+).
• Совместимость с жидкостями:Убедитесь, работает ли ваша система на минеральном масле, водно-гликолевой смеси или биоразлагаемых жидкостях.
• Анализ пробелов:Точно измерьте зазор экструзии; при высоком давлении требуются более жесткие допуски или опорные кольца.
• Выбор профиля:Для обеспечения герметичности в обоих направлениях используйте профили двойного действия, предназначенные для интенсивной эксплуатации в условиях циклической нагрузки.

Что такое комплект уплотнений для гидравлического поршня?

Комплект уплотнений для гидравлического поршня представляет собой тщательно подобранную сборку динамических уплотнений, статических уплотнительных колец и противоэкструзионных колец, предназначенную для предотвращения утечки жидкости через головку цилиндра при сохранении давления в системе.

В отличие от штоковых уплотнений, которые предотвращают утечку жидкости из системы,уплотнения гидравлических цилиндров высокого давленияНа поршне находятся компоненты, отвечающие за способность цилиндра удерживать нагрузку. В системах высокого давления (часто превышающего 5000 PSI или 350 бар) эти комплекты должны включать в себя усовершенствованные компоненты, такие как

• Поршневые кольца:Обычно для снижения трения используют ПТФЭ или высококачественный полиуретан.
• Энергетические средства:Эластомерные элементы (уплотнительные кольца или четырехслойные кольца), которые прижимают скользящее кольцо к отверстию.
• Направляющие кольца (резинки):Для предотвращения контакта металла с металлом между поршнем и стенкой цилиндра.
• Резервные кольца:Чтобы предотвратить выдавливание уплотнителя в зазор.

Основные критерии отбора: Протокол STAM

Протокол STAM — это отраслевой стандарт для выбора уплотнений, аббревиатура которого расшифровывается как «Скорость», «Температура», «Применение (давление)» и «Рабочая среда».

Чтобы выбрать правильный комплект, необходимо сопоставить условия эксплуатации вашей системы с четырьмя следующими переменными:

1. Скорость (величина скорости):Поршни, движущиеся с высокой скоростью (>0,5 м/с), генерируют значительное количество тепла за счет трения. Это требует использования материалов с низким коэффициентом трения, таких как наполненный ПТФЭ, для эффективного рассеивания тепла и предотвращения затвердевания уплотнений.
2. Температура:Определите рабочий диапазон. Стандартный NBR выходит из строя при температуре выше 100°C, тогда как FKM (Viton) выдерживает температуру до 200°C. Для работы в холодных условиях требуются специальные составы, предотвращающие хрупкость уплотнения.
3. Применение (давление):Подвергается ли система ударным нагрузкам? Экскаваторы и сваебойные машины создают скачки давления, значительно превышающие номинальное значение, что требует использования уплотнений с высокой устойчивостью к экструзии.
4. СМИ:Убедитесь в химической совместимости. Использование стандартного полиуретанового герметика в огнестойкой водно-гликолевой жидкости может привести к гидролизу, в результате которого герметик химически разрушается.

Материаловедение: полиуретановые и ПТФЭ-уплотнения

Термопластичный полиуретан (ТПУ) обычно является лучшим выбором с точки зрения устойчивости к высокому давлению и прочности, в то время как ПТФЭ необходим для применений, требующих низкого трения и высокой скорости.

Понимание компромисса междуполиуретановые против ПТФЭ-уплотненийимеет решающее значение для долголетия:

• Термопластичный полиуретан (ТПУ):Усовершенствованные ТПУ-компаунды Polypac обладают исключительной износостойкостью и прочностью на разрыв. Они являются «золотым стандартом» для удержания тяжелых грузов, поскольку сопротивляются деформации под давлением лучше, чем практически любой другой эластомер.
• Наполненный ПТФЭ (тефлон):Чистый ПТФЭ слишком мягкий для высокого давления, поэтому его армируют бронзой, углеродом или стекловолокном. Эти наполнители повышают прочность на сжатие. ПТФЭ крайне важен для предотвращения «прерывистого скольжения» — рывкового движения цилиндра, вызванного статическим трением.

Согласно конструктивным особенностям машин, минимизация эффекта «залипания-проскальзывания» имеет решающее значение для точного управления в гидравлических системах, поскольку непредсказуемое движение может вызывать вибрацию и преждевременный износ как уплотнений, так и внутренней поверхности цилиндра.

Профили уплотнений: одностороннего и двустороннего действия

Уплотнения двойного действия предназначены для удержания давления в обоих направлениях (в выдвижном и втянутом состоянии), что делает их стандартом для большинства тяжелых мобильных машин и промышленных прессов.

Выбор правильного профиля так же важен, как и материал:

• Профили уплотнений поршня двойного действия:Обычно они оснащены скользящим кольцом с центральным активатором. Их эффективность обусловлена ​​использованием одной общей канавки, что позволяет экономить место на головке поршня.
• Уплотнения одностороннего действия:Эти уплотнения обеспечивают герметизацию только в одном направлении. Они часто используются в цилиндрах с гравитационным возвратом (например, в лебедках самосвалов). Использование одностороннего уплотнения в двухстороннем уплотнении приведет к немедленному перепуску потока на обратном ходе.

Анализ размеров и зазоров: предотвращение экструзии

Сопротивление выдавливанию поршневого уплотнения определяется твердостью материала уплотнения относительно размера зазора выдавливания и давления в системе.

Выдавливание является наиболее распространенным видом отказа в гидравлических системах высокого давления. Оно происходит, когда давление вдавливает уплотнительный материал в небольшой зазор между поршнем и цилиндром. По мере движения поршня этот выдавленный материал срезается, что в конечном итоге приводит к катастрофическому отказу.

Чтобы этого избежать, необходимо строго соблюдать стандарты проектирования корпусов. Как указано в ISO 5597:2018, допустимый зазор экструзии уменьшается с увеличением давления в системе. Например:

• В баре «100»:Зазор в 0,4 мм может быть приемлемым.
• В баре «400»:Зазор необходимо уменьшить до менее чем 0,15 мм, или же следует использовать противоэкструзионные (подпорные) кольца.

Шаги для обеспечения правильной посадки:

1. Измерьтедиаметр цилиндрадиаметр точно.
2. Измерьтеканавка поршнядиаметр.
3. Рассчитайте зазор (диаметр цилиндра - наружный диаметр поршня) / 2.
4. Если зазор превышает допустимые производителем значения для вашего давления, выберите комплект с прочными опорными кольцами.

Советы экспертов: 3 распространенные ошибки при выборе, которых следует избегать.

1. Игнорирование скачков давления:Выбор уплотнения, исходя из номинального давления (например, 3000 PSI), а не пикового ударного давления (например, 5000 PSI), приводит к преждевременному разрушению.
2. Обзор качества обработки поверхности:Для уплотнений высокого давления необходима определенная шероховатость поверхности (Ra 0,1–0,4 мкм). Если внутренняя поверхность слишком гладкая, она не будет удерживать масляную пленку (вызывая трение); если слишком шероховатая, она будет действовать как напильник по уплотнению.
3. Сочетание оригинальных и неоригинальных запчастей:Несоответствие допусков между новым уплотнением и изношенной канавкой цилиндра может привести к немедленному выходу из строя. Компания Polypac гарантирует, что комплекты для вторичного рынка соответствуют или превосходят спецификации OEM по совместимости.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Какой материал лучше всего подходит для уплотнений гидравлических поршней высокого давления?

• Высококачественный термопластичный полиуретан (ТПУ) обычно лучше всего подходит для работы при высоком давлении благодаря своей прочности и способности противостоять экструзии.
• Наполненный бронзой ПТФЭ отлично подходит для применений с высоким давлением, требующих низкого трения и высокой скорости.
• Выбор в конечном итоге зависит от конкретного номинального давления (бар/PSI) и типа рабочей жидкости.

Как определить, нужен ли мне комплект уплотнений одностороннего или двустороннего действия?

• Если ваш гидравлический цилиндр обеспечивает как выдвижение, так и втягивание механизма, вам обязательно потребуется уплотнение двойного действия.
• Если цилиндр возвращается в исходное положение под действием силы тяжести или пружины, достаточно одностороннего уплотнения.
• Проверьте конструкцию поршня; поршни двойного действия обычно имеют определенный профиль для обеспечения герметизации в обоих направлениях.

Что вызывает выход из строя уплотнений гидравлических поршней под высоким давлением?

• Экструзия:Из-за чрезмерного давления или больших зазоров уплотнительный материал вдавливается в зазор.
• Термическая деградация:Трение генерирует тепло, которое затвердевает уплотнение, что приводит к образованию трещин.
• Эффект дизельного топлива:Сжатые внутри цилиндра пузырьки воздуха детонируют, сжигая уплотнительный материал.

Можно ли использовать уплотнительное кольцо вместо поршневого сальника?

• Нет, одних только уплотнительных колец, как правило, недостаточно для динамического уплотнения поршней под высоким давлением.
• Они склонны к перекатыванию и скручиванию в канавке, что мгновенно приводит к их разрушению.
• Уплотнительные кольца обычно используются в качестве статических уплотнений (например, под головкой поршня) или в качестве активаторов для поршневых уплотнений из ПТФЭ.

Как часто следует заменять комплекты уплотнений гидравлических поршней?

• Это зависит от режима работы, но обычно это происходит каждые 3000–5000 часов эксплуатации.
• Немедленно замените цилиндр, если заметите снижение его напора (медленное падение нагрузки) или внешнюю утечку.
• Графики профилактического технического обслуживания часто предусматривают замену деталей во время капитального ремонта.

Заключение

Выбор подходящего комплекта уплотнений для гидравлического поршня в условиях высокого давления требует учета материаловедения, номинальных давлений и точных размеров. Инвестиции в высококачественные, устойчивые к гидролизу материалы предотвращают дорогостоящие простои и обеспечивают безопасность тяжелой техники. Всегда проверяйте зазор экструзии и температурный диапазон, прежде чем окончательно выбрать комплект.

Свяжитесь с компанией Polypac Industrial Technology Co., Ltd. сегодня, чтобы обсудить ваши конкретные потребности и воспользоваться нашим более чем 15-летним опытом в области герметизации.