Joints pour vérins hydrauliques

22-04-2021

Joints pour vérins hydrauliques

Le type de cylindre et l'application pour laquelle il est utilisé sont deux des principaux critères de sélection des joints et guides appropriés. Les applications sont appelées applications légères, moyennes ou lourdes. Les niveaux de service sont généralement caractérisés par les critères suivants:

Les bouteilles légères sont utilisées pour l'équipement stationnaire dans un environnement d'usine et se caractérisent par des pressions de système allant jusqu'à 160 bar (2300 psi) et des températures jusqu'à 70 ° C (160 ° F).
Les bouteilles de service moyen sont souvent utilisées dans les équipements agricoles hors route avec des pressions de système allant jusqu'à 250 bar (3 625 psi) et des températures jusqu'à 90 ° C (195 ° F).
Les bouteilles à usage intensif se trouvent dans les équipements de terrassement, d'exploitation minière et forestière hors route et sont caractérisées par des pressions du système jusqu'à 400 bar (5800 psi) ou plus et avec des températures dépassant 90 ° C (195 ° F), et peut-être par intermittence jusqu'à 110 ° C (230 ° F).
Joints de piston
Hydraulic Cylinders
Les joints de piston maintiennent un contact étanche entre le piston et l'alésage du cylindre. Les pressions différentielles agissant sur le piston pour étendre ou rétracter la tige de piston peuvent dépasser 400 bars (5 800 psi). La pression agissant sur le joint de piston augmente les forces de contact entre le joint de piston et la surface du cylindre. Par conséquent, les propriétés de surface des surfaces d'étanchéité sont essentielles pour une bonne performance d'étanchéité.
Les joints de piston servent de barrière de pression et empêchent le fluide de passer le piston, ce qui est important pour contrôler le mouvement du cylindre ou maintenir la position au repos. Les joints de piston sont généralement classés en joints à simple effet (pression agissant sur un seul côté) et à double effet (pression agissant des deux côtés).
Les joints de piston à double effet ont un profil symétrique et des fonctions d'étanchéité identiques dans les deux sens. En règle générale, les joints de piston à double effet se composent d'une bague coulissante et d'un électrificateur. Du fait que les cylindres à double effet contiennent du fluide des deux côtés du piston, un film de lubrification relativement épais peut être autorisé entre le joint de piston et l'alésage du cylindre pour minimiser le frottement et l'usure.
Un joint de piston à simple effet est conçu pour les cylindres où la pression est appliquée d'un seul côté. Le piston dans les cylindres à simple effet peut contenir de l'huile uniquement du côté de la pression, tandis que le côté opposé est ouvert à l'atmosphère. Par conséquent, le joint de piston doit laisser un film d'huile minimal lorsqu'il passe le long de l'alésage du cylindre car le transport d'huile entraînerait autrement une fuite vers l'extérieur.
Dans les vérins à simple effet, l'extrémité ouverte peut pousser l'air vers l'extérieur et aspirer de l'air lorsque le piston effectue un mouvement de va-et-vient. Cet air peut transporter de l'humidité et des contaminants dans le cylindre, ce qui peut endommager le joint. Des filtres d'évent peuvent être installés sur le côté ouvert du cylindre pour réduire les contaminants pénétrant à l'intérieur du cylindre. L'alésage du cylindre peut également être chromé dur pour éviter la corrosion.
Joints d'essuie-glace
Les vérins hydrauliques fonctionnent dans une variété d'applications et de conditions environnementales, y compris l'exposition à la poussière, aux débris ou aux conditions météorologiques extérieures. Pour éviter que ces contaminants ne pénètrent dans le cylindre et le système hydraulique, des joints racleurs (également appelés racleurs, pare-poussière ou joints anti-poussière) sont montés sur le côté extérieur de la culasse.
Les joints racleurs maintiennent un contact étanche avec la tige de piston lorsque l'équipement est stationnaire (statique, pas de mouvement de va-et-vient de la tige) et en cours d'utilisation (tige à mouvement de va-et-vient dynamique). Sans joint racleur, la tige de piston rétractable pourrait transporter des contaminants dans le cylindre.
Lubrification de guide et anneaux de guidage
Les guides de tige sont généralement placés à l'intérieur de la tige et du joint tampon et doivent être lubrifiés lors de l'assemblage avec le même milieu que celui utilisé dans le système. Le guide doit être suffisamment lubrifié à tout moment et ne doit pas se trouver à l'extérieur du joint de tige. Cependant, dans certaines conditions, des guides additionnés de polytétrafluoroéthylène (PTFE) peuvent être utilisés à l'extérieur du joint de tige en raison de leurs propriétés autolubrifiantes.
Les anneaux de guidage fournissent un guidage efficace des composants qui sont en mouvement relatif les uns par rapport aux autres et supportent les charges radiales agissant sur le vérin. Le choix du bon joint et du bon guide pour une application donnée nécessite la prise en compte de nombreux facteurs. Les bagues de guidage de tige et de piston empêchent le contact métal sur métal entre les composants, réagissent à la charge radiale causée par les charges latérales sur l'ensemble de cylindre et maintiennent la tige de piston et le piston radialement centrés dans l'ensemble de cylindre dans des limites acceptables pour les joints. Ces fonctions sont importantes pour les performances du système d'étanchéité de tige et du système d'étanchéité du piston.
La sélection du matériau d'étanchéité est la clé
Les joints industriels sont exposés à un large éventail de conditions de fonctionnement difficiles telles que des températures élevées, une vitesse, une pression et des produits chimiques agressifs. Pour faire face à ces conditions et à d'autres conditions difficiles, il est essentiel de sélectionner les matériaux d'étanchéité les plus appropriés. Plusieurs facteurs influent sur la sélection des matériaux, notamment l'exposition aux milieux, à la pression, à la température et aux exigences réglementaires potentiellement strictes courantes dans les applications agroalimentaires ou pétrolières et gazières. Les types de matériaux d'étanchéité comprennent:
Caoutchoucs - NBR, FKM et HNBR sont des matériaux en caoutchouc couramment utilisés dans les applications hydrauliques. Ils sont extrêmement flexibles et peuvent être étirés et déviés en exerçant une force relativement faible. Beaucoup d'entre eux offrent une excellente résistance aux huiles minérales, aux graisses ou à d'autres fluides.
Élastomères thermoplastiques - Ils offrent des avantages typiques des matériaux en caoutchouc et en plastique. Les polyuréthanes thermoplastiques (TPU) haute performance de SKF combinent une excellente résistance à l'abrasion et à l'usure, une faible compression, une résistance élevée à la déchirure et une résistance à la pression exceptionnelle.
PTFE — Conçu pour résister à des conditions extrêmes, le PTFE et ses composés peuvent résister à des produits chimiques agressifs ainsi qu'à des températures et des pressions élevées. En raison de leurs coefficients de frottement extrêmement faibles, ils peuvent également tolérer des conditions de marche à sec.
Plastiques - Les matières plastiques peuvent répondre à des exigences de température, de propriétés chimiques et mécaniques plus élevées et peuvent aller des plastiques techniques aux plastiques hautes performances. Les anneaux d'appui sont généralement en plastique et utilisés pour améliorer la capacité de support de pression d'un joint de tige ou de piston.
Critères de spécification des joints
La conception de systèmes d'étanchéité et de guidage dans les vérins hydrauliques nécessite une attention particulière à l'interaction entre tous les composants du vérin et aux conditions de fonctionnement ainsi qu'aux exigences de l'application. Le choix du bon profil de joint et du bon matériau pour une application donnée nécessite la prise en compte de nombreux facteurs. Pour tout facteur d'application en dehors de l'ordinaire ou pour spécifier des systèmes d'étanchéité dans de nouvelles conceptions de vérins hydrauliques, une certaine expertise peut être requise.
Avant de pouvoir sélectionner les scellés, certaines applications, paramètres et informations doivent être collectés. Les considérations d'application les plus courantes suivantes sont presque toujours requises lors de la sélection des joints hydrauliques:
Plage de pression du fluide: plage de pression du système de fluide de fonctionnement, ainsi que fréquence et gravité des pics de pression
Plage de température: plage de l'ensemble fluide et cylindre, à la fois en fonctionnement et au repos
Vitesse: la vitesse de course de la tige de piston à mouvement alternatif
Fluide - le type et la viscosité du fluide utilisé dans le système
Dimensions du matériel: les diamètres de la tige et de l'alésage, les dimensions et les espaces de la rainure du joint (si déjà spécifié), la longueur hors tout du cylindre et la longueur de course, et les spécifications de finition de surface (si déjà spécifié)
Application de la bouteille - le type d'équipement sur lequel la bouteille sera utilisée et comment la bouteille fonctionnera dans l'équipement, ainsi que l'installation, les cycles de service et les facteurs environnementaux (température extérieure ou contaminants).
Solutions personnalisées pour des applications uniques
Les problèmes de performances dans des applications spécifiques ne sont pas toujours résolus avec une gamme de produits standard ou catalogue. Pour les applications d'étanchéité aux fluides difficiles et en constante évolution, les ingénieurs en joints peuvent développer une solution d'étanchéité personnalisée. Le développement de cette solution personnalisée doit inclure une analyse des pannes et des enquêtes sur les conditions de fonctionnement du système, des tests selon les spécifications du client et les normes de performance ainsi qu'une formation technique.
Les joints hydrauliques ont un impact crucial sur les performances du système dans de nombreuses applications. Des facteurs tels que les températures, les vitesses, les pressions, les lubrifiants et d'autres conditions de fonctionnement des applications peuvent avoir un impact considérable sur la durée de vie des joints. Spécifier le bon joint permet d'améliorer les performances de la machine, d'optimiser les opérations et de réduire le coût total de possession d'une machine.




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