在非特殊时期,每年有近20万航班执行飞行任务,为商务人士和游客提供快速高效的运输服务。很多人都会惊叹于飞机翱翔的时刻,但却鲜有人思考技术人员在每项设计、每个组件上耗费的时间和心血。
“重量和时间就是金钱”,特瑞堡密封系统的航空部门总监Torben Andersen笑着说,“航空业界希望在不影响安全的前提下,减少飞机的计划维护和重量。要达成这一目标,飞机上的每一个部件都非常重要。”
改进设计
Turcon?VL Seal?II是在第一代Turcon?VL Seal?成功设计上的进一步升级。数年前,Turcon?VL Seal?便已成功应用于往复运动的单向活塞杆密封,安装在世界各地的飞机上。
Torben说:“Turcon?VL Seal?是一款高品质的密封件,泵回吸性能尤其突出,我们发现产品升级后可为航空工业的总体目标作出更大贡献:减轻重量、减少维护和提高安全性。”
特瑞堡密封系统一如既往地注重细节,并将资源集中于密封件上,看看能取得什么效果。“我们的工程师能够在一个组件上集成多种功能。看起来简单的部件,实际上要经过数小时的测试、计算和重新设计,以确保每克材料都能尽其所能,并有助于提升整体功能”,Torben说。
为成功而设计
密封件本身是精心设计的L形Turcon?部件,由O形圈和支撑环组成,以增加稳定性和回弹性。独特的横截面轮廓,每个角度的设计都有利于整体性能。倒角可实现圆形安装槽,减少硬件应力。密封件背面的角度可形成足够的宽度,对受到的压力作出及时反应。此功能与密封唇的几何形状相结合,在冲程期间补充流体,以增加密封件使用寿命。
唇部本身具有防护功能,在安装过程中起到保护密封件的作用,但在工作过程中会“提升位置”避免与活塞杆接触,以确保不影响摩擦功能。由于每个方面都对整体性能至关重要,因此密封件接触面被延展且弯曲,以保护O形圈和支撑环,并确保其即使在高压下也能保持在适当的位置。
测试和开发
许多高难度的设计工作都是通过有限元分析来完成的,这样能确保将挤压力保持在最低限度,工程师也可以充分了解整个密封件剖面上的压力分布。有限元分析能确保设计的正确方向,但实际结果仍需要确认。工程师在特瑞堡密封系统的主飞行控制密封试验台上测试了Turcon?VL Seal?II,该试验台同时模拟了最大压力和极端温度条件。
测试温度为-62°C至+163°C/-80°F至+325°F,最高压力5000 psi/345 bar,尽可能模拟了真实的极端工况。试验台的压力上升速率可达每秒360,000psi(24,800 bar/秒),可运行数百万次的压力测试,将开发时间从数月缩短到数周。结果很明显,泵回吸性能是Turcon?VL Seal?的两倍以上,在100万次循环测试中,泄漏量显著降低约50%。
整体分析
密封件不是单独存在的,因此需要注意整个系统布局。Torben说:“支承环对于稳定性和防挤压非常重要,但也可能导致磨损和摩擦。”Turcon?VL Seal?II的支承环根据特瑞堡的润滑管理理念经过了重新评估和特别设计。改进后的支承环,允许少量流体流过,可润滑整个密封系统,减少摩擦,并延长硬件和密封件的使用寿命。这些都是Turcon?VL Seal?II密封件的标准配置。为了充分优化密封件性能和可靠性,可将两个Turcon?VL Seal?II密封件与防尘圈一起安装,这样可以更精确地控制密封件之间的压力,增强回吸能力,因而无需再使用排放管件。
Torben补充道:“只有具备多年的专业知识,才能形成对这种整体系统布局的理解。我们的润滑管理技术、密封技术和材料不仅可以提高密封件的寿命,还可以提高整个系统的寿命。”
终生密封
每种产品的使用寿命都有经过研究,因为它对时间安排和维护计划至关重要。基于密封件的特点,这些部件的设计目标是实现“终生密封”。Torben解释说:“我们希望密封件能在作动器的整个使用寿命内持续使用——无需更换。”
Turcon?VL Seal?II在上一代产品基础上经过显著改进,正迅速成为此类应用的标准密封件。“Turcon?VL Seal?II的安装更便捷、可靠性和性能更高,而且进一步减轻了重量,提高了燃油效率。”Torben说。作为迄今为止用途最广泛的航空密封件,Turcon?VL Seal?II适用于AS4716沟槽,可轻松替换飞机和直升机的主要和二级飞行控制以及起落架减震器和作动系统中的现有密封件。提供多种Turcon?和Zurcon?材料选项,可应用于各种极端操作工况。它们可与O形圈形成组合密封以适用于所有液压流体和工作参数。
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