橡膠O形圈規劃、運用不當會加快它的損壞,損失密封功能。實驗標明,如(ru)密封設備各有些(xie)規劃合理,單純地進步(bu)壓力,並不會形成O形圈的損壞。在高壓、高溫的作業條件(jian)下,O形圈損壞的首要緣(yuan)由是O形圈資料的持久變形和(he)O形圈被擠入密封空隙而致使的空隙咬傷,O形圈在運動時呈(cheng)現(xian)歪曲表象。
1、持久变形
因为O形圈密封圈用的组成橡胶资料是归于粘弹(dan)性资料,所以前期设定的压紧量和(he)回弹(dan)阻塞才能经长期的运用,会发作持久变形而逐(zhu)步(bu)损失,结尾(wei)发作走漏(lou)。持久变形和(he)弹(dan)力不见是O形圈失掉密封功能的首要缘(yuan)由,以下是形成持久变形的首要缘(yuan)由。
1)紧缩率和(he)拉伸量与持久变形的联系
制造O形圈所用的各种配方的橡胶,在紧缩状况下都会发作紧缩应力松懈(xie)表象,此刻,紧缩应力跟着时刻的添加而减小(xiao)。运用时刻越长、紧缩率和(he)拉伸量越大,则由橡胶应力松懈(xie)而发作的应力下降就越大,致使O形圈弹(dan)性不足,失掉密封才能。因而,在答(da)应的运用条件(jian)下,设法下降紧缩率是可取的。添加O形圈的截面(mian)尺度是下降紧缩率最简(jian)略(lue)的办(ban)法,不过这会带来布局(ju)尺度的添加。
大概留意,大家在核算紧缩率时,通常疏忽了O形圈在设备时受拉伸而致使的截面(mian)高度的减小(xiao)。O形圈截面(mian)面(mian)积的改变是与其周(zhou)长的改变成反(fan)比的。一同,因为拉力的效果(guo),O形圈的截面(mian)形状也会发作改变,就体现(xian)为其高度的减小(xiao)。此外,在外表张力效果(guo)下,
橡膠O形圈的外外表變得更平了,即截麵(mian)高度略(lue)有減小(xiao)。這也是O形密封圈緊縮應力鬆懈(xie)的一種體現(xian)。
橡膠O形圈截麵(mian)變形的程度,還取決於O形圈原料的硬度。在拉伸量一樣的狀況下,硬度大的O形圈,其截麵(mian)高度也減小(xiao)較多,從這一點看,大概依照運用條件(jian)盡(jin)量選用低硬度的原料。在液(ye)體壓力和(he)張力的效果(guo)下,橡膠資料的O形密封圈也會逐(zhu)步(bu)發作塑性變形,其截麵(mian)高度會相應減小(xiao),致使最後失掉密封才能。
2)温度与O形圈驰(chi)张进程的联系
运用温度是影响
橡膠O形圈持久變形的另(ling)一個(ge)重要要素。高溫會加快橡膠資料的老化。作業溫度越高,O形圈的緊縮持久變形就越大。當持久變形大於40%時,O形圈就失掉了密封才能而發作走漏(lou)。因緊縮變形而在O形圈的橡膠資料中形成的初(chu)始(shi)應力值,將跟著O形圈的馳(chi)張進程和(he)溫度下降的效果(guo)而逐(zhu)步(bu)下降致使不見。溫度在零(ling)下作業的O形圈,其初(chu)始(shi)緊縮能夠因為溫度的急劇下降而減小(xiao)或徹底不見。在-50~-60℃的狀況下,不耐低溫的橡膠資料會徹底損失初(chu)始(shi)應力;即便耐低溫的橡膠資料,此刻的初(chu)始(shi)應力也不會大於20℃時初(chu)始(shi)應力的25%。這是因為O形圈的初(chu)始(shi)緊縮量取決於線脹係數。所以,挑選初(chu)始(shi)緊縮量時,就必須確(que)保(bao)在因為馳(chi)張進程和(he)溫度下降而形成應力下降後仍(reng)有足夠的密封才能。
温度在零(ling)下作业的O形圈,应特(te)别留意橡胶资料的康复指数和(he)变形指数。
综上所述,在规划上应尽(jin)量确(que)保(bao)O形圈具(ju)有适合的作业温度,或选用耐高、低温的O形圈资料,以延(yan)长运用寿数。
3)介质作业压力与持久变形
作业介质的压力是致使O形圈持久变形的首要要素。现(xian)代(dai)液(ye)压设备的作业压力正(zheng)日益(yi)进步(bu)。长期的高压效果(guo)会使O形圈发作持久变形。因而,规划时应根据(ju)作业压力选用恰(qia)当的耐压橡胶资料。作业压力越高,所用资料的硬度和(he)耐高压功能也应越高。
为了改进O形圈资料的耐压功能,添加资料的弹(dan)性(特(te)别是添加资料在低温下的弹(dan)性)、下降资料的紧缩持久变形,通常需要改进资料的配方,参加增塑剂。可是,具(ju)有增塑剂的O密封形圈,长期在作业介质中浸(jin)泡,增塑剂会逐(zhu)步(bu)被作业介质吸收(shou),致使O形密封圈体积缩短,甚至能够使O形密封圈发作负紧缩(即在O形密封圈和(he)被密封件(jian)的外表之间呈(cheng)现(xian)空隙)。因而,在核算O形密封圈紧缩量和(he)进行模具(ju)规划时,应充沛(pei)思(si)考到这些(xie)缩短量。应使限制出的O形密封圈在作业介质中浸(jin)泡5~10昼夜后仍(reng)能坚持必要的尺度。
O形圈资料的紧缩持久变形率与温度有关。当变形率在40%或更大时,即会呈(cheng)现(xian)走漏(lou),所以几种胶料的耐热性界限为:丁腈橡胶70℃,三元(yuan)乙丙橡胶100℃,氟橡胶140℃。因而各国对O形圈的持久变形作了规则。中国标准橡胶资料的O形圈在不一样温度下的尺度改变见表。同一资料的O形圈,在同一温度下,截面(mian)直径大的O形圈紧缩持久变形率较低。
在油中的状况就不一样了。因为此刻O形圈不与氧气(qi)触(chu)摸,所以上述不良反(fan)应大为削减。加之又通常会致使胶料有必定的胀大,所以因温度致使的紧缩持久变形率将被抵(di)消。因而,在油中的耐热性大为进步(bu)。以丁腈橡胶为例(li),它的作业温度可达120℃或更高。
2、空隙咬伤
被密封的零(ling)件(jian)存(cun)在着几许精度(包含圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等)不良、零(ling)件(jian)之间不一样心以及(ji)高压下内径胀大等表象,都会致使密封空隙的扩大和(he)空隙挤呈(cheng)表象的加重。O形圈的硬度对空隙挤呈(cheng)表象也有显(xian)着的影响。液(ye)体或气(qi)体的压力越高,O形圈资料硬度越小(xiao),则O形圈的空隙挤呈(cheng)表象越严峻。
防止空隙咬伤的办(ban)法是,对O形密封圈的硬度和(he)密封空隙加以严厉的操控。选用硬度合适的密封资料操控空隙。常用的O形圈的硬度范(fan)围是HS60-90。低硬度者(zhe)用于低压,高硬度者(zhe)用于高压。
配用恰(qia)当的密封圈维护(hu)挡(dang)圈,是防止O形圈被挤入空隙的有用办(ban)法。
3、歪曲表象
歪曲是指O形圈沿(yan)周(zhou)向发作改变的表象,歪曲表象通常发作在动密封状况。
O形圈假如(ru)设备的妥(tuo)善(shan),并且运用条件(jian)恰(qia)当,通常不大简(jian)单在往复运动状况下发作翻滚或歪曲,因为O形圈与沟槽的触(chu)摸面(mian)积大于在滑动外表上的冲突触(chu)摸面(mian)积,并且O形圈自(zi)身的抵(di)抗才能正(zheng)本(ben)就能阻碍歪曲。冲突力的散(san)布也趋向坚持O形圈在其沟槽中静止不动,因为静冲突大于滑动冲突,并且沟槽外表的粗糙度通常不如(ru)滑动外表的粗糙度。
致使歪曲损害的缘(yuan)由许多,其中最首要的是因为活(huo)塞、活(huo)塞杆和(he)缸(gang)筒(tong)的空隙不均匀、偏疼过大、O形圈断面(mian)直径不均匀等形成,因为形成O形圈在一周(zhou)多受的冲突力不均匀,O形圈的某(mou)些(xie)有些(xie)冲突过大,发作歪曲。通常,断面(mian)尺度较小(xiao)的O形圈,简(jian)单发作冲突不均匀。形成歪曲(运动用O形圈比固(gu)定用O形圈的断面(mian)直径大即是这个(ge)道理。)
别的,因为密封沟槽存(cun)在着同轴度误差,密封高度不相等以及(ji)O形圈截面(mian)直径不均匀等表象,能够使得O形圈的一有些(xie)紧缩过大,另(ling)一有些(xie)过小(xiao)或不受紧缩。当沟槽存(cun)在偏疼即同轴误差大于O形圈的紧缩量时,密封会彻底失效。密封沟槽同轴度误差大的另(ling)一个(ge)坏处是使O形密封圈沿(yan)圆周(zhou)紧缩不均。此外还有因为O形圈截面(mian)直径、原料硬度、光滑油膜(mo)厚度等的不均以及(ji)密封轴外表粗糙度等要素的影响,致使O形圈的一有些(xie)沿(yan)工件(jian)外表滑动,另(ling)一有些(xie)则发作翻滚,然后形成O形圈的歪曲。运动使圈很简(jian)单因歪曲而损坏,这是密封设备发作损坏和(he)走漏(lou)的重要缘(yuan)由。因而进步(bu)密封沟槽的加工精密度以及(ji)减小(xiao)偏疼是确(que)保(bao)O形圈具(ju)有可靠(kao)的密封性和(he)寿数的重要要素。
设备密封圈不应是它处于歪曲状况。假如(ru)在设备时就被歪曲,则歪曲损害就会很快发作。在作业中,歪曲表象会将O形圈堵截,发作很多漏(lou)油,并且堵截的O形圈会混到液(ye)压体系的其他部位,形成重大事故。
为了防止O形圈的歪曲损害,在规划时应留意以下几点
1)O形圈设备沟槽的同心度巨细,应从加工便利和(he)不发作歪曲表象两个(ge)方面(mian)来思(si)考。
2)O形圈断面(mian)尺度应均匀,并且在每次设备时都应在密封部位充沛(pei)涂抹光滑油或光滑脂。有时也能够选用渗透(tou)光滑油的毡圈式(shi)加油设备。
3)加大O形圈的截面(mian)直径,动密封用O形密封圈的截面(mian)直径通常应大于静密封用O形圈;此外,O形圈应防止用作大直径活(huo)塞的密封。
4)在低压下也发作歪曲损害时,可运用密封圈维护(hu)挡(dang)圈。
5)下降缸(gang)筒(tong)和(he)活(huo)塞杆的外表粗糙度。
6)选用低冲突系数的资料制造O形密封圈。
7)可用不易发作歪曲表象的密封圈替(ti)代(dai)O形圈。
4、磨粒磨损表象
当密封的空隙具(ju)有相对运动时,作业环(huan)境(jing)中的灰尘和(he)沙(sha)粒等被粘附在活(huo)塞杆外表,并跟着活(huo)塞杆的往复运动与油膜(mo)一同被带入缸(gang)内,变成侵入O形密封圈外表的磨粒,加快O形圈的磨损,致使其失掉密封性。为了防止这种状况发作,在往复运动式(shi)密封设备的外伸轴端处必须运用防尘圈。
5、滑动外表对O形圈的影响
滑动外表的粗糙度是影响O形圈外表冲突与磨损的直接要素。通常地说,外表光亮冲突与磨损就小(xiao),所以滑动外表的粗糙度数值通常很低(Ra0.2-.050μm)。可是,实验标明,外表粗糙过低(Ra低于0.050μm)又会给冲突与磨损带来晦(hui)气(qi)的影响。这是因为细小(xiao)的外表高低不平,能够坚持必要的光滑油膜(mo)。因而要挑选恰(qia)当的外表需求(qiu)。
滑动外表的原料对O形圈的寿数也有影响。滑动外表原料的硬度越大、耐磨性越高、坚持光亮的才能就越强,O形圈的寿数也就越长。这也是液(ye)压缸(gang)活(huo)塞杆外表镀铬的重要缘(yuan)由。同理能够解说具(ju)有相同粗糙度的用铜、铝(lv)合金制成的滑动外表比钢制滑动外表对密封圈的冲突与磨损更为严峻,低硬度、大紧缩量的密封圈不如(ru)高硬度、小(xiao)紧缩量的密封圈经用的状况。
6、冲突力与O形圈的使用
在动密封设备中,冲突与磨损是O形圈损坏的重要影响要素。磨损程度首要取决于冲突力的巨细。当液(ye)体压力细小(xiao)时,O形圈冲突力的巨细取决于它的预紧缩量。当作业液(ye)体接受压力时,冲突力随(sui)之作业压力的添加而增大。在作业压力小(xiao)于20MPa的状况下,近似地呈(cheng)线形联系。压力大于20MPa时,跟着压力的添加,O形圈与金属外表触(chu)摸面(mian)积的添加也逐(zhu)步(bu)缓慢,冲突力的添加也相应缓慢。在正(zheng)常状况下,O形圈的运用寿数跟着液(ye)体压力的升(sheng)高将会近似的呈(cheng)平方联系而减小(xiao)。
冲突力的添加,使得旋(xuan)转或往复运动的轴与O形密封圈之间发作很多的冲突热。因为大都O形圈都是用橡胶制成的,导热性极差。因而,冲突热就会致使橡胶的老化,致使O形圈实效,损坏其密封功能。冲突还会致使O形圈外表损害,使紧缩量减小(xiao)。严峻的冲突会很快致使O形圈的外表损坏,失掉密封性。作气(qi)动往复运动用密封时,冲突热还会致使粘着,形成冲突力进一步(bu)添加。运动用密封在低速运动时,冲突阻力仍(reng)是致使匍(pu)匐的一个(ge)要素,影响元(yuan)件(jian)和(he)体系的作业功能。所以对运动密封来说,冲突性是重要功能之一。冲突系数是冲突特(te)性的一个(ge)评估指标,组成橡胶冲突系数较大,因为密封在运动状况时,通常处于作业油液(ye)或光滑剂参加的混合光滑状况,冲突系数通常在0.1以下。
冲突力的巨细在很大程度上取决于被密封件(jian)的外表硬度与外表粗糙度。
7、焦耳热效应
橡胶资料的焦耳热效应,是指处于拉伸状况的橡胶遇(yu)热发作缩短的表象。在设备O形圈时,为了使它在密封沟槽内不发作窜动,在用作往复运动密封时,不发作歪曲表象,通常使它处于某(mou)种程度的拉伸状况。但(dan)假如(ru)将这种设备办(ban)法用于旋(xuan)转运动,就会发作不良的成果(guo)。正(zheng)本(ben)现(xian)已紧箍在旋(xuan)转轴上的O 形密封圈,因旋(xuan)转运动发作的冲突热而缩短,进而使这种紧箍力增大,这样,发作冲突热→缩短→紧箍力增大→发作冲突热→……,如(ru)此重复循环(huan),就大大地促进了橡胶的老化和(he)磨损。