Gestione la fricción para optimizar el rendimiento del cilindro hidráulico

Las industrias, incluida la energía fluida, están cambiando su enfoque para hacer que los equipos sean más eficientes y sostenibles. Lograr la sustentabilidad a menudo implica reducir la cantidad de electricidad requerida para operar dicho equipo, reduciendo así el consumo de recursos naturales. La industria puede evaluar el impacto ambiental de los materiales utilizados para fabricar equipos durante la producción y el uso, así como la capacidad de reciclar los equipos al final de su vida útil. Mediante el análisis de cada subsistema y la aplicación de objetivos de sostenibilidad, los operadores pueden lograr la intención de lograr la sostenibilidad general.

La fricción es la resistencia cuando una parte se mueve sobre o en relación con otra parte. Hay muchos ejemplos en componentes de potencia hidráulica, como los montados en retroexcavadoras, donde se produce fricción. Estas resistencias deben superarse para generar trabajo y movimiento, creando una demanda para la planta de energía y la energía para impulsarla. Al reducir la fricción en las partes que interactúan con la máquina, se reduce el consumo de energía, mejorando la sostenibilidad general del equipo. Este enfoque permite a las empresas considerar nuevos lubricantes, materiales o geometrías de productos que ofrezcan menos resistencia a la fricción, al mismo tiempo que garantizan que estas nuevas soluciones sean respetuosas con el medio ambiente.

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Hallite aborda estos desafíos centrándose en reducir la fricción en los sistemas de sellado de cilindros hidráulicos al tiempo que garantiza un rendimiento de sellado óptimo. Por ejemplo, en una retroexcavadora, los cilindros hidráulicos son fundamentales para el correcto funcionamiento de la unidad. Dependiendo de la complejidad de la instalación, se pueden requerir hasta 10 cilindros de diferentes tamaños para el funcionamiento estándar.

Junta del vástago

Los sellos de vástago deben proporcionar una muy buena protección contra fugas y, por lo tanto, crear una fricción relativamente alta en el vástago dinámico. El rendimiento del sellado del vástago se ve afectado por muchos factores, como la presión, la calidad de la lubricación, el acabado de la superficie, el material y la geometría.

Para entender mejor este efecto, Hallite se asocia con la Escuela de Ingeniería de Milwaukee (MSOE) para crear una metodología de prueba Cuantifique la fuerza de fricción causada por el sello del vástago (vea el gráfico a continuación). Estos sellos son dinámicos y aumentan la carga a medida que aumenta la presión del sistema para evitar fugas.

Comprensión de la fricción del sello de la varilla

El accesorio de prueba evalúa la fuerza requerida para desconectar o iniciar el movimiento de la barra y la fuerza requerida para hacer funcionar o mantener el movimiento de la barra. Además, se midió la fricción en tres puntos de presión diferentes para comprender el cambio en la fricción debido a la respuesta del sello a presiones más altas.

Hallite evaluó la copa en U bilip asimétrica Tipo 605 en varios materiales Hythane TPU diferentes para establecer una línea de base (Figuras 1 y 2).

La figura 2 muestra la fuerza de separación y la fricción dinámica causadas por el sello de vástago 605. Al considerar este sello en Hythane 181, la fuerza requerida para superar la fricción a una presión aplicada de 3000 psi es de 276 lbf, luego disminuye a 193 lbf para superar la fricción dinámica y mantener la carrera.

Al considerar un cilindro hidráulico típico con 3 pulgadas.agujero y 1,5 pulgadas. Varilla, en un sistema hidráulico típico de bomba y válvula, la fricción dinámica disipará alrededor de 0,3 caballos de fuerza. Suponiendo además cuántos cilindros se utilizan para realizar el trabajo requerido, se requiere aproximadamente 1,5 caballos de fuerza, lo que equivale a más del 2 % de la potencia producida por una retroexcavadora típica de tamaño mediano.

Fricción reducida del sello del vástago

Con una comprensión básica de los perfiles y materiales del sello de vástago Hallite 605, Hallite ahora está trabajando en el desarrollo de nuevos perfiles y materiales para reducir la fricción y garantizar un rendimiento de sellado óptimo. Se están realizando más trabajos de desarrollo, utilizando un método de prueba para evaluar la durabilidad de la fricción para comprender el impacto en el rendimiento del sellado a largo plazo. Esto ha permitido desarrollar nuevos perfiles y materiales de sellado, mostrando resultados prometedores.

También se está trabajando en diferentes fluidos hidráulicos para comprender mejor cómo mejorar la fricción en los sellos en función de la viscosidad y el tipo de fluido. Aunque se han logrado grandes avances, Hallite se esfuerza por brindar soluciones mejoradas. Estos incluyen no solo el diseño del sello y el material, sino también recomendaciones sobre la combinación óptima de fluidos y condiciones de funcionamiento para lograr un rendimiento óptimo y un alto nivel de sostenibilidad de los productos de sellado hidrodinámico hidráulico.

Este artículo fue escrito y contribuido por Andrew Iddeson, director técnico global de Hallite Seals International, y Chuck White, director de ventas y marketing de Hallite Seals Americas.

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