Uszczelnienie tłoczyska HL

Transkrypt

1 0 bar 15 bar 50 bar 250 bar Uszczelnienie tłoczyska HL Nisko tarciowe regulowane ciśnieniem

2 Uszczelnienie tłoczyska o profilu HL Aby w poniedziałkowy poranek pracowało się lżej Operatorzy układów zasilanych przy użyciu płynów coraz częściej zgłaszają zapotrzebowanie na zoptymalizowane pod kątem tarcia uszczelnienia siłowników hydraulicznych. Duże tarcie oznacza nie tylko większe zużycie energii, ale również szybsze zużycie uszczelnień prowadzące do ich uszkodzenia. Oba te zjawiska wiążą się ze zwiększeniem kosztów i są szkodliwe dla środowiska naturalnego. Firma Parker opracowała nową serię zoptymalizowanych pod kątem tarcia uszczelnień o profilu HL. Wykorzystuje ona nową zasadę działania: jest to uszczelnienie tłoczyska jednostronnego działania wyposażone w działające pod ciśnieniem, kaskadowe wargi zapewniające uszczelnianie dynamiczne. Taka konstrukcja wyraźnie ogranicza tarcie statyczne i dynamiczne w siłownikach hydraulicznych oraz pozwala zwiększyć sprawność układu hydraulicznego. Kolejna innowacja materiał P6030 doskonale utrzymuje nową geometrię profilu i umożliwia realizację jego nowoczesnej zasady działania. Główne zalety materiału P6030 to doskonała odporność na temperaturę, rozciągliwość i zużycie. Poprzednio: im niższe ciśnienie, tym większy wpływ tarcia Na tarcie uszczelnień układów hydraulicznych mają wpływ różne parametry. Jednym z najważniejszych czynników jest powierzchnia styku uszczelnienia z przeciwległym materiałem ślizgowym: im większa powierzchnia styku, tym większe tarcie statyczne oraz dynamiczne. Właściwości związane z tarciem wymagane od danego uszczelnienia zależą od ciśnienia w układzie hydraulicznym. Na przykład w układach o niskim ciśnieniu lub w siłownikach różnicowych o małej różnicy ciśnień tarcie ma o wiele większe znaczenie niż w siłownikach pracujących pod większym ciśnieniem. Nowość: niewielkie tarcie nawet przy niskim ciśnieniu lub jego całkowitym braku W przypadku używania standardowych uszczelnień typu U zwykle duża część powierzchni dynamicznego uszczelnienia styka się z powierzchnią tłoczyska, nawet przy niskim ciśnieniu w układzie. Jednak w przypadku nowej zasady działania uszczelnień o profilu HL ich kaskadowe wargi zapewniają uszczelnianie dynamiczne stykając się kolejno z przeciwległą powierzchnią wraz ze wzrostem ciśnienia w układzie. Umożliwia to znaczne zmniejszenie tarcia w przypadku braku ciśnienia w układzie, lub gdy ciśnienie jest niewielkie. Mała powierzchnia styku zmniejsza tarcie oraz ilość generowanego ciepła, umożliwiając używanie osprzętu z większą prędkością. Wraz ze wzrostem ciśnienia w układzie, ze względu na odkształcenie przekroju uszczelki kolejno aktywowane są poszczególne wargi. Powoduje to zmniejszenie filmu olejowego na powierzchni tłoczyska podczas pracy siłownika, zwiększając skuteczność uszczelnienia. W przypadku wykonywania ruchów z małą prędkością eliminuje również niemal całkowicie powstawanie drgań ciernych. Wynik: optymalne tarcie, łatwa praca i skuteczne uszczelnianie przy każdym ciśnieniu Skuteczność uszczelnienia wzrasta wraz z liczbą działających krawędzi uszczelniających. Jednocześnie z powodu zwiększenia powierzchni styku wzrasta nieco tarcie dynamiczne. Jednak w ujęciu ogólnym pozostaje ono na bardzo niskim poziomie. W przypadku braku ciśnienia w układzie używana jest tylko warga podstawowa. Dzięki nowej zasadzie działania zmniejszono siłę serwania występującą zwykle pod długotrwałym przestoju. To zjawisko jest czasem nazywane efektem poniedziałkowego poranka. Profil HL z regulowanymi pod wpływem ciśnienia w układzie wargami zapobiega występowaniu tego efektu, umożliwiając płynny rozruch za każdym razem, nawet w poniedziałkowe poranki! 2

3 Potrójna innowacja: Geometria zasada działania materiał Geometria Nowoczesna geometria profilu uszczelnienia z trzema ułożonymi kaskadowo wargami pozwala na automatyczną regulację docisku przez ciśnienie w układzie. Ta innowacyjna zasada działania zapewnia optymalną łatwość ruchu i siłę tarcia, a także zwiększa odporność na rozciąganie. 0 bar Zasada działania: stopniowy docisk w zależności od ciśnienia Dzięki nowej zasadzie działania wargi uszczelnienia są kolejno dociskane do przeciwległej powierzchni wraz ze wzrostem ciśnienia. Efekt: Bardzo małe tarcie przy małym ciśnieniu lub braku ciśnienia w układzie Mała siła rozruchu nawet po długotrwałym przestoju Dobre uszczelnienie w całym zakresie ciśnień 15 bar 50 bar Materiał Nowo opracowany materiał P6030 w sposób systemowy wspiera zalety nowej geometrii. Materiał P6030 został opracowany specjalnie do wymagających niskiego tarcia zastosowań związanych z zasilaniem przy użyciu płynów. Oprócz dobrej odporności na działanie różnych czynników wyróżnia się on większą odpornością na temperaturę i zużycie oraz niskim współczynnikiem trwałego odkształcenia pod ciśnieniem. Dane techniczne Ciśnienie robocze [bar] 250 Temperatura robocza [ C] od 35 do 110 Prędkość pracy [m/s] 1 wartość pv * 50 Medium * Definicja wartości pv: pv = p [bar] v [m/s] Oleje hydrauliczne na bazie olejów mineralnych oraz płyny na bazie PAO. Na żądanie dostępne są materiały przeznaczone do użytku z płynami zawierającymi biokomponenty (HEES i HETG). 3

4 Przykładowe instalacje Standardowy układ uszczelnień AD HL F3 Podwójny układ uszczelnień AD HL F3 OD Nowe uszczelnienie tłoczyska HL może być używane w układach z pojedyńczym uszczelnieniem i zgarniaczem oraz jako dodatkowe uszczelnienie w układzie umieszczone za głównym lub buforowym. Właściwości Bardzo małe tarcie Brak skłonności do powstawania drgań ciernych w przypadku niskich prędkości posuwu Optymalna skuteczność uszczelniania Duża odporność na zużycie Duża odporność na rozciąganie Odporność na wysoką temperaturę Łatwy montaż Krótki czas montażu Doskonale dostosowane do użytku jako dodatkowe uszczelnienie w układzie 4

5 Szeroki zakres zastosowań Uszczelnienie tłoczyska HL Ultrathan jest przeznaczone do szerokiej gamy zastosowań wymagających niskiego tarcia, takich jak: Platformy podnośników, bramy załadunkowe Wózki widłowe Siłowniki testowe Siłowniki w układach automatycznych Siłowniki w maszynach rolniczych Mechanizmy zamykania drzwi Sprężyny gazowe 5

6 Na stanowisku testowym Próba wytrzymałościowa wg normy ISO 7986 Warunki próby Jednostka Wartość Ciśnienie robocze bar od 0 do 200 Temperatura robocza C 65 Czas trwania km 500 (1 milion cykli) Średnica tłoczyska (tłoczysko chromowane) mm 36 Długość skoku mm 250 Prędkość pracy m/s 0,15 Płyn roboczy HLP 46 Wydajność nowej geometrii uszczelnień przetestowano według norm wewnętrznych oraz międzynarodowych. Podczas prób w szczególności zbadano siłę tarcia oraz skuteczność uszczelniania, a także odkształcenia i zużycia. Próby wykonywane były przy użyciu dostępnych na rynku tłoczysk chromowanych oraz alternatywnych powłok powierzchni tłoczyska. Po wykonaniu prób uzyskano następujące wyniki: Brak znaczącego odkształcenia Brak zużycia warki oraz powierzchni uszczelnienia Niezmieniony kształt warg uszczelniających Małe odkształcenia plastyczne profilu uszczelnienia Małe straty przed zastosowaniem obciążenia (< 30 %) Rysunek 1: Stanowisko do próby wytrzymałościowej wg normy ISO 7986 Zużycie Po zakończeniu próby wytrzymałościowej powierzchnie uszczelniające wykazywały minimalne oznaki zużycia. Wargi uszczelniające zachowały oryginalny kształt. W odróżnieniu od uszczelnień typu U, ze względu na minimalną siłę tarcia w obszarach roboczych stwierdzono jedynie minimalne odbarwienia. Rysunek 2: HL w nowych warunkach Rozciąganie W warunkach testowych uszczelnienia wykazały jedynie nieznaczne odkształcenia. W żadnym z testowanych wymiarów nie stwierdzono znaczących zmian. Rysunek 3: HL po próbie wytrzymałościowej 6

7 Próba siły tarcia według normy testowej firmy Parker Warunki próby Jednostka Wartość Średnica tłoczyska (tłoczysko chromowane) mm 36 Długość tłoczyska mm 280 Płyn roboczy HLP 46 Ciśnienie robocze bar Temperatura robocza C 30 / 60 / 80 Prędkość pracy m/min 0 / 5 / 10 / 15 / 20 / 30 / 40 / 50 / 100 / 150 / 200 0,1 / 0,5 / 1 / 1,5 / 2 / 2,5 / 3 / 3,5 / 4 Wykonano próby siły tarcia przy różnym ciśnieniu oraz prędkości posuwu, zarówno dla nieużywanych uszczelnień testowych, jak i dla tych, które wcześniej zostały poddane długotrwałej próbie wytrzymałościowej. Wyniki prób wykazały, że nowa geometria uszczelnień HL znacznie zmniejsza tarcie w porównaniu z konwencjonalnymi typu U oraz z innymi wersjami modyfikowanymi pod względem siły tarcia. Dotyczy to zarówno zakresu niskiego, jak i wysokiego ciśnienia, do 200 bar (Rysunek 4). Przy małej prędkości posuwu nowa konstrukcja wykazuje znaczące zmniejszenie siły tarcia (Rysunek 5). W szczególności zredukowano niepożądane zjawisko drgań ciernych przy wyższych temperaturach i większych prędkościach posuwu w całym zakresie testowym ciśnienia. Siła tarcia [N] HL3646P6030 Produkt porównawczy 1 Produkt porównawczy 2 Produkt porównawczy 3 Standardowe uszczelnienie Siła tarcia [N] HL3646P6030 Produkt porównawczy 1 Produkt porównawczy 2 Produkt porównawczy 3 Standardowe uszczelnienie Ciśnienie [bar] 0 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 Prędkość [m/min] Rysunek 5: Porównanie siły tarcia (zależnej od ciśnienia) Rowek 36 x 46 x 6,3 60 C 0,1 m/min Rysunek 6: Porównanie siły tarcia (zależnej od prędkości) Rowek ,3 40 bar 60 C Zalety: oszczędność energii Tarcie = strata energii Porównanie sił tarcia wykazuje, że straty spowodowane przez to zjawisko, w przypadku uszczelnień tłoczyska HL mogą być, w zależności od obciążenia, od 30 do 70% mniejsze niż w przypadku uszczelnień typu U. Oznacza to znaczącą oszczędność energii przekładającą się na korzyści dla budżetu oraz środowiska naturalnego. Porównanie zużycia energii dla uszczelnień o profilu HL oraz standardowych typu U W zależności od rozmiaru i średnicy tłoczyska maksymalna oszczędność energii dla łącznej długości skoku 1000 km wynosi około 130 kwh. Jest to wartość odpowiadająca w przybliżeniu miesięcznemu zużyciu energii w gospodarstwie domowym (źródło: VDEW Vereinigung Deutscher Elektrizitätswerke e.v.). 7

8 Materiał P6030 Specjalista w zakresie niskiego tarcia Dane fizyczne Warunki próby Norma Jednostka Wartość Twardość DIN Powierzchnia A 93 ± 5 Ciężar właściwy DIN g/cm 3 1,2 ± 0,02 Moduł 100 % DIN N/mm 2 > 10 Moduł 300 % DIN N/mm 2 > 18 Wydłużenie krańcowe DIN % > 400 Wytrzymałość na rozciąganie DIN N/mm 2 > 50 Udarność DIN % > 40 Wytrzymałość na rozrywanie DIN N/mm > 80 Właściwości niskotemperaturowe TR10 ASTM D 1329 C 33 Odkształcenia trwałe przy ściskaniu 70 godz. / 70 C 24 godz. / 70 C DIN ISO % Właściwości Przeznaczone do zastosowań związanych z zasilaniem przy użyciu płynów Mała podatność na odkształcenia trwałe po ściskaniu Duża elastyczność Doskonała odporność na rozciąganie Wysoki moduł elastyczności i duża wytrzymałość mechaniczna Doskonała odporność na zużycie Bardzo dobra odporność na rozrywanie Szeroki zakres temperatur roboczych: od -35 do 110 C (krótkotrwale do 120 C) Dobra odporność na utlenianie pod wpływem temperatury Dobra odporność na działanie płynów roboczych: niewielkie puchnięcie w przypadku używania olejów mineralnych i płynów PAO Zachowanie wszystkich wymaganych właściwości Zgodność z wymaganiami normy ROHS i dyrektywy ELV 2000/53/WE 2014 Parker Hannifin Corporation Informacje mogą ulec zmianie PDE 3019 PL 08/2014 Parker Hannifin Sales Poland Sp. z o o. ul. Równoległa 8 PL Warszawa Tel.: +48 (0) Fax: +48 (0) parker.poland@parker.com