为了让新的 S1S 液压活塞杆密封件达到尽可能高的性能，斯凯孚（SKF）工程师全身心投入大量的技术研发工作。
液压系统中，密封件的重要性不容小觑。 一直以来，在严苛的工况下（如建筑采矿业、农业和林业领域）， 功率密度大，可靠性要求高的应用场合中，液压缸是移动应用场合的标准配置。 而这些液压装备的良好运行则要取决于设备自身的能力以及液压系统的保障。
密封件失效会导致很多不良的后果，例如操作和维护成本增加，计划外停机造成的生产损失，以及环境污染和人员的安全风险。 而且，系统需要的密封件数量众多， 而系统组件还需要在复杂的工况下运行，基本运作也已经非常困难， 例如液压油压力高达 400 bar (5 800 psi)温度可能超过 110°C (230°F)。 此外往往还有其他环境挑战，如灰尘、化学污染以及侧向载荷，因此产生的间隙很难持续密封。
在确保液压设备正常运行的“战斗”中，活塞杆密封可以说是战场上的“前线士兵”（图 1）。 密封件在系统的任何部位都面临Z严苛的要求，由于其位置通常在设备的工作端，它们Z有可能经受侧向载荷，而它们必须起到的作用包括允许活塞杆在Z小摩擦下进出，同时把液压油保留在液压缸内。
当斯凯孚着手设计一个新的活塞杆密封作为其流体动力应用全方位的密封解决方案时，公司的工程师知道创造一流的产品需要大量广泛而密集的研发和测试工作。
首先是材料的选择。 斯凯孚流体系统密封产品开发主管Wolfgang Swete，解释道“聚氨酯可用于成千上万的工程应用，而密封件只占很小的比重。” “这也就意味着材料供应商在选择标准材料组合时就性能和功能而言并不总是正确。”
因此斯凯孚没有选择现成的可能影响性能的材料，而是充分利用自己特制的材料。 公司的 ECOPUR 聚氨酯是专门为密封件应用开发的优质材料。 斯凯孚凭借在其它产品上几十年的经验实现了优势和灵活性的正确组合，以提供卓越的密封性能、耐磨性和持久性，确保较长的使用寿命。
材料特性在斯凯孚为新型密封确定Z佳的外形结构时也很重要。 单唇密封，如 SKF S1S 实际上有几个工作部件，它们以微妙的方式进行操作和交互。 “然而任何密封的主要目的是防止泄漏，活塞杆密封件实际上需要通过密封边缘释放少量的油,”Swete 说。 “液压油创建了一个小于1µm 厚的润滑剂油膜，让活塞杆顺利移动。” 精确地控制油膜会影响液压缸的密封性能，和密封件的使用寿命（图 2）。 斯凯孚使用先进的有限元分析，结合其广泛的润滑技术知识了解如何Z好地控制润滑剂油膜。 调查显示，密封唇上一个较小的半径产生更薄的油膜，允许平滑性能且不会有过多的液体流失。 但是没有一个合适的耐磨材料，这么小的半径将会缩短密封的持久性。
不仅仅是密封唇会影响润滑剂油膜，Swete 解释道。 “活塞杆收缩进入液压缸，密封件的后方控制回抽作用，将液压油抽回内部。 通过优化密封的形状，优化作用，我们减少流体的整体损失，保持润滑性能。”
位于密封件前端的U型沟槽允许密封边缘相对于液压缸移动，适应操作时表面缺陷或扭曲。 这个槽的大小和形状也会影响密封件对移动杆的摩擦特性。 设计不当的密封件可能表现出粘滑现象，导致不稳定的移动和噪声。 更糟的是，斯凯孚的分析表明，在接触区域过大的压力会显著影响密封件的使用寿命。 斯凯孚反复进行设计、有限元分析（FEA）和原型试验才交付了摩擦和密封性能的Z佳平衡槽的几何形状。
“在这样的研发过程中，你肯定需要仿真和测试的组合，”Swete 说道。 “有了正确的有限元分析（FEA）技术和适当的模型材料，你可以减少需要做的物理测试数量，但你永远无法完全消除这种需求。” 他继续说道，在实践中，模拟和物理测试相辅相成，让测试结果帮助工程师完善和提高自己的建模技术。
在 S1S 的开发过程中，斯凯孚对密封件进行了极为苛刻的测试程序，让样品在含有 110℃（230°F），压力高达 315 bar 的特制试验台中上下运动数百公里。 试验台在每次测试期间测定摩擦力和泄漏，同时，在密封件经历测试后，其变形程度也将被测量。 “与轴承不同的是，没有公式可以预测密封件的使用寿命，”Swete 解释道。 “但我们知道，密封件要经历的工况和扭曲是长期性能的一个重要指标。” 很庆幸的是，对于 Swete 和他的团队来说，S1S 在其它制造商顶级密封件对比测试中所有三项测试都表现Z佳。（图三）
制造也很重要。 密封边缘和 U-圈沟槽需要精确制造，确保在活塞杆处于运动时按照设计方案运行，同时密封件在静态消除压力的能力取决于密封件的外边缘和在缸体安装的凹槽之间的精确过盈配合。 在这种情况下，斯凯孚可以发挥其先进的内部制造能力优势。 斯凯孚的能力让我们可以使用各种方法，从样品加工和小批量生产，到更大量和标准件注塑，并以极其严格的公差生产聚氨酯密封件。
斯凯孚的 S1S 液压杆密封件现已投入生产，有各类标准尺寸规格，外径从 18 至 240 mm 不等。 同时，我们一直在增加不同尺寸规格。 对于有特殊需求的客户，公司还可以提供特殊尺寸加工的密封件，产量允许的情况下，我们先进的制造能力允许无缝转移到模压密封件生产。
斯凯孚集团
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斯凯孚（SKF）是全球领先的轴承、密封件、机电一体化、服务和润滑系统的供应商。集团的服务包括技术支持、维修服务、工程咨询和培训。 斯凯孚在全球超过 130 个国家经营业务，拥有大约 17,000 个经销网点。 2015 年销售额达 759.97 亿瑞典克朗，员工人数为 46,635 人。 www.skf.com
® SKF 和 ECOPUR 是斯凯孚集团的注册商标。
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