¿Cómo optimizar la fricción del elemento de sellado?

La fricción de los sellos, especialmente el fenómeno de la fluencia histerética causada por focas, puede ser influenciado intencionalmente al cambiar la composición química del material.En el proceso de cambiar los materiales de los sellos, el diseñador debe tener un conocimiento firme de los cambios en el desgaste de los sellos y el rendimiento del aplastamiento.

Las demandas que se imponen a los fabricantes de sellos en la actualidad son un buen desempeño ambiental al tiempo que aumentan la eficiencia y la disponibilidad del sistema.Este requisito se puede cumplir de varias maneras, una de las cuales es cambiando la composición química del sello para mejorar sus propiedades de fricción y aumentar la eficiencia general del sistema.Los sellos cargados dinámicamente también tienen la tarea más difícil de maximizar la vida útil de la película lubricante, reducir la fricción y evitar fugas.

Si la fricción del sello es demasiado alta, se producirá un movimiento desigual, lo que dará como resultado un arrastre y deslizamiento severos.Además, los fabricantes de sellos están cada vez más inclinados a utilizar materiales elastómeros y materiales termoplásticos adecuados para su uso en medios de baja viscosidad, por lo que cuando los sellos están sujetos a cargas de alta presión y temperatura, o después de un largo período de inactividad, es Fenómeno fácil de rastrear.Por ejemplo, cuando el cilindro se reinicia después de detenerse, a menudo no funcionará normalmente debido a la menor fuerza impulsora.

Optimización de la fricción del sello de la junta

Casi todos los sellos hechos de materiales elastoméricos y termoplásticos experimentan una alta fricción estática después del reposo.Hay muchas razones para la fricción estática, y la razón principal es el material en sí.Además, la geometría del labio de sellado del sello reacciona a los cambios en la dirección del movimiento, así como la condición del lubricante y las superficies deslizantes, que también tienen una gran influencia en la magnitud de la fricción estática.

Un trabajo importante del Centro de Investigación de Tecnología de Procesos de Praedifa es la optimización de la fricción de los sellos.El propósito de optimizar la fricción del sello es reducir la fuerza de arranque requerida para reiniciar el equipo después de un apagado prolongado y reducir la fricción del sello durante la operación dinámica bajo diversas condiciones de trabajo.

Después de muchas pruebas, el Centro de Investigación de Tecnología de Procesos de Praedifa obtuvo mucha información detallada entre las propiedades de fricción de los sellos hidráulicos y neumáticos comunes y el material del sello, el material lubricante y la velocidad de deslizamiento, y se la envió al fabricante del sello.

Además, los fabricantes de sellos pueden aprender de este centro de I+D información sobre la geometría y las dimensiones del sello, así como las condiciones físicas límite, como el material de la superficie, la presión y la temperatura.Al mismo tiempo que las pruebas anteriores, el Centro de Investigación de Tecnología de Procesos de Praedifa también llevó a cabo pruebas básicas de rendimiento sobre la fricción y el desgaste de diferentes materiales con formas y tamaños geométricos estándar, la más importante de las cuales es la determinación del coeficiente de fricción estática y la fricción deslizante. coeficiente de diferentes materiales.

Este artículo explicará todo el proceso utilizando el experimento del material termoplástico de poliéster TPU.Los materiales de poliéster TPU se pueden dividir en materiales poliméricos a base de poliéster y a base de poliuretano según su estructura macromolecular.La prueba del coeficiente de fricción estática muestra claramente la relación entre el coeficiente de fricción estática y la dureza del material, el material básico, el agente polimerizante utilizado y el tipo de material de relleno: la fuerza de fricción cambia en proporción directa a la presión.

En las pruebas de sellos hidráulicos de vástago de pistón, no se pudo obtener directamente la relación entre la dureza del material del sello y el coeficiente de fricción estática.En las pruebas para determinar su coeficiente de fricción por deslizamiento, solo los materiales 'más blandos', como el P5080, tienen menores efectos stick-slip.

Pero hay una característica común en todas las pruebas realizadas, y es que la fuerza de rozamiento aumenta con el aumento de la presión.Cuando la fuerza de fricción aumenta hasta la 'presión de deformación', es decir, cuando el sello está completamente asentado en el vástago del pistón, ya no aumentará.El tamaño de la presión de deformación está relacionado con el material del sello.Para el sello del vástago del pistón hecho de material B3 tipo P5080 (material estándar en el campo de la tecnología hidráulica), comienza a deslizarse cuando la velocidad de deslizamiento es inferior a 0,1 m/min y la presión supera los 5 MPa.Y a medida que aumenta la temperatura de funcionamiento, el rastreo será más grave.

Las pruebas han demostrado que el sello en forma de U para bajas temperaturas hecho de TPU P5001 tiene el mejor rendimiento de rastreo.Este tipo de anillo de sellado solo mostrará una fluencia evidente cuando la velocidad del vástago del pistón sea inferior a 0,03 m/s.Si se agrega un material polimérico con mejores propiedades de reducción de la fricción al material P5080 con un coeficiente de fricción más bajo, puede mostrar menos resistencia a la fricción que los materiales estándar P5001 y P5008 incluso a presiones muy altas, y tiene una tendencia a la fluencia también significativamente reducida. .Los sellos fabricados con este material se han utilizado con éxito en varios campos industriales, como el sellado de revestimientos interiores en techos de automóviles convertibles.La optimización del material es solo una pequeña parte del trabajo de desarrollo del sello, que se complementa y respalda con la optimización del diseño estructural, así como con el análisis del método de elementos finitos.

A través de la mejora del material del sello, la resistencia a la fricción y el rendimiento de deslizamiento del sello pueden verse afectados de manera específica;sin embargo, la influencia de la mejora del material en la resistencia al desgaste y el rendimiento de extrusión también debe considerarse en el proceso de mejora del material del sello.

No existe un material de sellado único adecuado para todas las situaciones de trabajo.Aunque los materiales estándar de los sellos proporcionados por Parker pueden cumplir con los requisitos de la mayoría de las aplicaciones, la fabricación moderna de máquinas herramienta, la fabricación de automóviles y la fabricación de equipos siempre presentan requisitos técnicos nuevos y más altos para los materiales de los sellos.Con base en el conocimiento y la comprensión cada vez mayores de la robustez del material del sello, es posible adaptar la composición del material del sello a las necesidades de diferentes situaciones operativas 'modificándolo'.Con la cooperación de la correspondiente tecnología de diseño y producción y procesamiento, pronto se desarrollarán con éxito nuevos materiales de sellado con propiedades únicas y se pondrán en producción.