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O形密封圈的重要生效缘由及其防治步伐

 

O形圈设想、运用欠妥会减速它的破坏,损失密封机能。实行注解,如密封装配各部分设想公道,纯真天进步压力,其实不会形成O形圈的损坏。正在高压、高温的事情条件下,O形圈损坏的主要原因是O形圈质料的永远变形和O形圈被挤入密封间隙而引发的间隙咬伤一级O形圈正在活动时泛起扭曲征象。
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1、 永远变形
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因为O形圈密封圈用的分解橡胶材料是属于粘弹性质料,以是早期设定的压紧量和回弹梗塞才能经长时间的运用,会发生永远变形而逐步损失,终究发作走漏。永远变形和弹力消逝是O形圈落空密封机能的主要原因,以下是形成永远变形的主要原因。
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1)压缩率和拉伸量取永远变形的干系
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建造O形圈所用的种种配方的橡胶,正在紧缩状况下都邑发生紧缩应力松懈征象,此时,紧缩应力跟着工夫的增进而减小。使用时间越少、压缩率和拉伸量越大,则由橡胶应力松懈而发生的应力下落就越大,致使O形圈弹性缺乏,落空密封才能。因而,正在许可的运用条件下,想法低落压缩率是可取的。增添O形圈的截面尺寸是低落压缩率最简朴的要领,不外那会带来构造尺寸的增添。
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应当注重,人们正在盘算压缩率时,每每疏忽了O形圈正在装配时受拉伸而引发的截面高度的减小。O形圈截面面积的转变是与其周长的转变成反比的。同时,因为拉力的感化,O形圈的截面外形也会发作转变,便显示为其高度的减小。另外,正在表面张力感化下,O形圈的表面里变得更仄了,即截面高度略有减小。那也是O形密封圈紧缩应力松懈的一种显示。
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O形圈截面变形的水平,借取决于O形圈材质的硬度。正在拉伸量雷同的状况下,硬度大的O形圈,其截面高度也减小较多,从这一点看,应当根据运用前提只管选用低硬度的材质。正在液体压力和张力的感化下,橡胶材料的O形密封圈也会逐步发作塑性变形,其截面高度会响应减小,致使最初落空密封才能。
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2)温度取O形圈驰张历程的干系
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运用温度是影响O形圈永远变形的另一个主要身分。高温会减速橡胶材料的老化。工作温度越下,O形圈的紧缩永远变形就越大。当永远变形大于40%时,O形圈就落空了密封才能而发作走漏。果紧缩变形而正在O形圈的橡胶材料中构成的初始应力值,将跟着O形圈的驰张历程和温度下落的感化而逐步低落致使消逝。温度正在零下事情的O形圈,其初始紧缩能够因为温度的急剧低落而减小或完整消逝。正在-50~-60℃的状况下,不耐高温的橡胶材料会完整损失初始应力;纵然耐高温的橡胶材料,此时的初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。那是由于O形圈的初始紧缩量取决于线胀系数。以是,拔取初始紧缩量时,便必需包管正在因为驰张历程和温度下落而形成应力下落后仍有充足的密封才能。
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温度正在零下事情的O形圈,应稀奇注重橡胶材料的规复指数和变形指数。
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综上所述,正在设想上应只管包管O形圈具有相宜的工作温度,或选用耐下、高温的O形圈质料,以延伸使用寿命。
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3)介质工作压力取永远变形
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事情介质的压力是引发O形圈永远变形的主要因素。当代液压装备的工作压力正日趋进步。长时间的高压感化会使O形圈发作永远变形。因而,设计时应凭据工作压力选用恰当的耐压橡胶材料。工作压力越下,所用质料的硬度和耐高压机能也应越高。
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为了改进O形圈质料的耐压机能,增添质料的弹性(特别是增添质料正在高温下的弹性)、低落质料的紧缩永远变形,一样平常需求革新质料的配方,到场增塑剂。然则,具有增塑剂的O密封形圈,长时间正在事情介质中浸泡,增塑剂会逐步被事情介质吸取,致使O形密封圈体积膨胀,以至能够使O形密封圈发生背紧缩(即正在O形密封圈和被密封件的外面之间泛起间隙)。因而,正在盘算O形密封圈紧缩量和停止模具设计时,应充裕考虑到这些膨胀量。应使压抑出的O形密封圈正在事情介质中浸泡5~10日夜后仍能连结需要的尺寸。
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O形圈质料的紧缩永远变形率取温度有关。当变形率正在40%或更大时,即会泛起走漏,以是几种胶料的耐热性界线为:丁腈橡胶70℃,三元乙丙橡胶100℃,氟橡胶140℃。因而列国对O形圈的永远变形做了划定。中国尺度橡胶材料的O形圈正在差别温度下的尺寸转变睹表。统一质料的O形圈,正在统一温度下,截面直径大的O形圈紧缩永远变形率较低。
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正在油中的状况便差别了。因为此时O形圈不取氧气打仗,以是上述不良反应大为削减。加上又一般会引发胶料有肯定的收缩,以是果温度引发的紧缩永远变形率将被抵消。因而,正在油中的耐热性大为进步。以丁腈橡胶为例,它的工作温度可达120℃或更高。
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2、 间隙咬伤
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被密封的零件存在着多少精度(包孕圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等)不良、零件之间不齐心和高压下内径胀大等征象,都邑引发密封间隙的扩大和间隙挤出征象的加剧。O形圈的硬度对间隙挤出征象也有显着的影响。液体或气体的压力越下,O形圈质料硬度越小,则O形圈的间隙挤出征象越严峻。
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防备间隙咬伤的步伐是,对O形密封圈的硬度和密封间隙加以严厉的掌握。选用硬度适宜的密封材料掌握间隙。常用的O形圈的硬度局限是HS60~90。低硬度者用于高压,下硬度者用于高压。
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配用恰当的密封圈珍爱挡圈,是防备O形圈被挤入间隙的有用要领。
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3、 扭曲征象
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扭曲是指O形圈沿周向发死改变的征象,扭曲征象一样平常发作正在动密封状况。
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O形圈若是装配的妥帖,而且运用前提恰当,一样平常不大轻易正在往复正在往复活动状况下发生转动或扭曲,由于O形圈取沟槽的打仗面积大于正在滑动表面上的摩擦打仗面积,并且O形圈自己的顺从才能本来便能阻挠扭曲。摩擦力的散布也趋势连结O形圈正在其沟槽中静止不动,由于静摩擦大于滑动摩擦,并且沟槽外面的粗拙度一样平常不如滑动外面的粗拙度。
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引发扭曲毁伤的缘由许多,个中最主要的是因为活塞、活塞杆和缸筒的间隙不均匀、偏幸过大、O形圈断面直径不均匀等形成,因为形成O形圈正在一周多受的摩擦力不均匀,O形圈的某些局部摩擦过大,发作扭曲。一般,断面尺寸较小的O形圈,轻易发生摩擦不均匀。形成扭曲(活动用O形圈比流动用O形圈的断面直径大就是这个原理。)
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别的,因为密封沟槽存在着同轴度偏向,密封高度不相等和O形圈截面直径不均匀等征象,能够使得O形圈的一部分紧缩过大,另外一局部过小或不受紧缩。当沟槽存在偏幸即同轴偏向大于O形圈的紧缩量时,密封会完整生效。密封沟槽同轴度偏向大的另一个坏处是使O形密封圈沿圆周紧缩不均。另外另有因为O形圈截面直径、材质硬度、光滑油膜厚度等的不均和密封轴外面粗拙度等身分的影响,致使O形圈的一部分沿事情外面滑动,另外一局部则发作转动,从而形成O形圈的扭曲。活动用O形圈很容易果扭曲而破坏,那是密封装配发作破坏和走漏的主要缘由。因而进步密封沟槽的加工精密度和减小偏幸是包管O形圈具有牢靠的密封性和寿命的主要身分。
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安装密封圈不应是它处于扭曲状况。如果正在安装时就被扭曲,则扭曲毁伤便会很快发作。在工作中,扭曲征象会将O形圈割断,发生大量漏油,并且割断的O形圈会混到液压体系的其他部位,形成重大事故。
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为了防备O形圈的扭曲毁伤,正在设计时应注重以下几点
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1)O形圈安装沟槽的齐心度巨细,应从加工轻易和不发生扭曲征象两个方面去思索。
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2)O形圈断面尺寸应匀称,而且正在每次安装时都应正在密封部位充裕涂抹润滑油或润滑脂。偶然也能够接纳渗透润滑油的毡圈式加油装配。
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3)加大O形圈的截面直径,动密封用O形密封圈的截面直径一样平常应大于静密封用O形圈;另外,O形圈应制止用作大直径活塞的密封。
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4)正在高压下也发生扭曲毁伤时,可运用密封圈珍爱挡圈。
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5)低落缸筒和活塞杆的外面粗拙度。
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6)接纳低摩擦系数的质料建造O形密封圈。
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7)可用不容易发生扭曲征象的密封圈替代O形圈。
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4、 磨粒磨损征象
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当密封的间隙具有相对活动时,事情情况中的尘土和沙粒等被粘附正在活塞杆外面,并跟着活塞杆的往复活动取油膜一同被带入缸内,成为侵入O形密封圈外面的磨粒,减速O形圈的磨损,致使其落空密封性。为了制止这种情况发作,正在往复活动式密封装配的外伸轴端处必需运用防尘圈。
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5、 滑动外面对O形圈的影响
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滑动外面的粗拙度是影响O形圈外面摩擦取磨损的间接身分。一般地说,外面光亮摩擦取磨损便小,以是滑动外面的粗拙度数值每每很低(Ra0.2~0.050μm)。然则,实验注解,外面粗拙过低(Ra低于0.050μm)又会给摩擦取磨损带来晦气的影响。那是由于细小的外面凹凸不平,能够连结需要的光滑油膜。因而要挑选恰当的外面要求。
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滑动外面的材质对O形圈的寿命也有影响。滑动外面材质的硬度越大、耐磨性越下、连结光亮的才能就越强,O形圈的寿命也就越少。那也是液压缸活塞杆外面镀铬的主要缘由。同理能够注释具有一样粗拙度的用铜、铝合金制成的滑动外面比钢制滑动外面对密封圈的摩擦取磨损更加严峻,低硬度、大紧缩量的密封圈不如下硬度、小紧缩量的密封圈耐用的状况。
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6、 摩擦力取O形圈的运用
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正在动密封装配中,摩擦取磨损是O形圈破坏的主要影响身分。磨损水平重要取决于摩擦力的巨细。当液体压力细小时,O形圈摩擦力的巨细取决于它的预压缩量。当事情液体蒙受压力时,摩擦力随之工作压力的增添而增大。正在工作压力小于20MPa的状况下,近似天呈线形干系。压力大于20MPa时,跟着压力的增添,O形圈取金属表面打仗面积的增添也逐步迟缓,摩擦力的增添也响应迟缓。正在一般状况下,O形圈的使用寿命跟着液体压力的降低将会近似的呈平方干系而减小。
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摩擦力的增添,使得扭转或往复活动的轴取O形密封圈之间发生大量的摩擦热。因为多半O形圈都是用橡胶制成的,导热性极差。因而,摩擦热就会引发橡胶的老化,致使O形圈生效,损坏其密封机能。摩擦借会引发O形圈外面毁伤,使紧缩量减小。严峻的摩擦会很快引发O形圈的外面破坏,落空密封性。做气动往复活动用密封时,摩擦热还会引发粘着,形成摩擦力进一步增添。
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活动用密封正在低速活动时,摩擦阻力照样引发匍匐的一个身分,影响元件和体系的事情机能。以是对活动密封来讲,摩擦性是主要机能之一。摩擦系数是摩擦特性的一个评价目标,合成橡胶摩擦系数较大,因为密封正在活动状况时,一般处于事情油液或润滑剂到场的混淆光滑状况,摩擦系数一样平常正在0.1以下。
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摩擦力的巨细正在很大程度上取决于被密封件的外面硬度取外面粗拙度。
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7、 焦耳热效应
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橡胶材料的焦耳热效应,是指处于拉伸状况的橡胶逢热发生膨胀的征象。正在安装O形圈时,为了使它正在密封沟槽内不发生窜动,正在用作往复活动密封时,不发生扭曲征象,一样平常使它处于某种水平的拉伸状况。但若是将这类安装要领用于扭转活动,便会发生不良的效果。正本曾经松箍正在旋转轴上的O形密封圈,果扭转活动发生的摩擦热而膨胀,进而使这类紧箍力增大,如许,发生摩擦热→膨胀→紧箍力增大→发生摩擦热→……,云云重复轮回,便大大地增进了橡胶的老化和磨损润狮公司供应Ring(O型圈)\ Hillraz FFKM全氟橡膠\ Washer(平墊圈)\X-Ring(星
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