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O型圈失效原因及解决方法

时间 : 2019-03-06 18:00:01 浏览量 : 90

橡胶密封件 O型圈设计、运用不当会加快它的损坏,损失密封功能。实验表明,如密封设备各部分设计合理,单纯地提高压力,并不会构成O型圈的破坏。在高压、高温的作业条件下,O型圈破坏的首要原因是O型圈资料的永久变形和O型圈被挤入密封空隙而引起的空隙咬伤一级O型圈在运动时呈现歪曲现象。

一、空隙咬伤

被密封的零件存在着几许精度(包含圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等)不良、零件之间不同心以及高压下内径胀大等现象,都会引起密封空隙的扩大和空隙挤呈现象的加重。O型圈的硬度对空隙挤呈现象也有显着的影响。液体或气体的压力越高,O型圈资料硬度越小,则O型圈的空隙挤呈现象越严重。

防止空隙咬伤的措施是,对O型密封圈的硬度和密封空隙加以严厉的操控。选用硬度适宜的密封资料操控空隙。常用的O型圈的硬度范围是HS60~90。低硬度者用于低压,高硬度者用于高压。

配用恰当的密封圈保护挡圈,是防止O型圈被挤入空隙的有效办法。


二、磨粒磨损现象

当密封的空隙具有相对运动时,作业环境中的尘埃和沙粒等被粘附在活塞杆外表,并跟着活塞杆的往复运动与油膜一起被带入缸内,成为侵入O型密封圈外表的磨粒,加快O型圈的磨损,致使其失掉密封性。为了避免这种状况发作,在往复运动式密封设备的外伸轴端处有必要运用防尘圈。


三、冲突力与O型圈的运用

密封件厂家 在动密封设备中,冲突与磨损是O型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。当液体压力微小时,O型圈冲突力的巨细取决于它的预紧缩量。当作业液体接受压力时,冲突力随之作业压力的添加而增大。在作业压力小于20MPa的状况下,近似地呈线形联系。压力大于20MPa时,跟着压力的添加,O型圈与金属外表触摸面积的添加也逐步缓慢,冲突力的添加也相应缓慢。在正常状况下,O型圈的运用寿数跟着液体压力的升高将会近似的呈平方联系而减小。

冲突力的添加,使得旋转或往复运动的轴与O型密封圈之间发作大量的冲突热。因为多数O型圈都是用橡胶制成的,导热性极差。因而,冲突热就会引起橡胶的老化,导致O型圈实效,破坏其密封功能。冲突还会引起O型圈外表损害,使紧缩量减小。严重的冲突会很快引起O型圈的外表损坏,失掉密封性。作气动往复运动用密封时,冲突热还会引起粘着,构成冲突力进一步添加。

运动用密封在低速运动时,冲突阻力仍是引起匍匐的一个要素,影响元件和系统的作业功能。所以对运动密封来说,冲突性是重要功能之一。冲突系数是冲突特性的一个评价目标,合成橡胶冲突系数较大,因为密封在运动状况时,一般处于作业油液或光滑剂参加的混合光滑状况,冲突系数一般在0.1以下。

冲突力的巨细在很大程度上取决于被密封件的外表硬度与外表粗糙度。


四、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热发作缩短的现象。在设备O型圈时,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,不发作歪曲现象,一般使它处于某种程度的拉伸状况。但假如将这种设备办法用于旋转运动,就会发作不良的结果。原本已经紧箍在旋转轴上的O 形密封圈,因旋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→……,如此重复循环,就大大地促进了橡胶的老化和磨损.


五、永久变形

因为O型圈密封圈用的合成橡胶资料是归于粘弹性资料,所以初期设定的压紧量和回弹堵塞才能经长期的运用,会发作永久变形而逐步损失,最终发作走漏。永久变形和弹力消失是O型圈失掉密封功能的首要原因,以下是构成永久变形的首要原因。

1)紧缩率和拉伸量与永久变形的联系

制造O型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现象,此刻,紧缩应力跟着时间的添加而减小。运用时间越长、紧缩率和拉伸量越大,则由橡胶应力松懈而发作的应力下降就越大,致使O型圈弹性不足,失掉密封才能。因而,在答应的运用条件下,设法下降紧缩率是可取的。添加O型圈的截面尺度是下降紧缩率最简略的办法,不过这会带来结构尺度的添加。

应该留意,人们在核算紧缩率时,往往忽略了O型圈在设备时受拉伸而引起的截面高度的减小。O型圈截面面积的改变是与其周长的改变成反比的。同时,因为拉力的效果,O型圈的截面形状也会发作改变,就体现为其高度的减小。此外,在外表张力效果下,O型圈的外外表变得更平了,即截面高度略有减小。这也是O型密封圈紧缩应力松懈的一种体现。

O型圈截面变形的程度,还取决于O型圈原料的硬度。在拉伸量相同的状况下,硬度大的O型圈,其截面高度也减小较多,从这一点看,应该按照运用条件尽量选用低硬度的原料。在液体压力和张力的效果下,橡胶资料的O型密封圈也会逐步发作塑性变形,其截面高度会相应减小,致使最后失掉密封才能。

2)温度与O型圈驰张过程的联系

运用温度是影响O型圈永久变形的另一个重要要素。高温会加快橡胶资料的老化。作业温度越高,O型圈的紧缩永久变形就越大。当永久变形大于40%时,O型圈就失掉了密封才能而发作走漏。因紧缩变形而在O型圈的橡胶资料中构成的初始应力值,将跟着O型圈的驰张过程和温度下降的效果而逐步下降致使消失。温度在零下作业的O型圈,其初始紧缩可能因为温度的急剧下降而减小或彻底消失。在-50~-60℃的状况下,不耐低温的橡胶资料会彻底损失初始应力;即使耐低温的橡胶资料,此刻的初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。这是因为O型圈的初始紧缩量取决于线胀系数。所以,选取初始紧缩量时,就有必要保证在因为驰张过程和温度下降而构成应力下降后仍有满足的密封才能。

温度在零下作业的O型圈,应特别留意橡胶资料的康复指数和变形指数。

综上所述,在设计上应尽量保证O型圈具有适宜的作业温度,或选用耐高、低温的O型圈资料,以延长运用寿数。

3)介质作业压力与永久变形

作业介质的压力是引起O型圈永久变形的首要要素。现代液压设备的作业压力正日益提高。长期的高压效果会使O型圈发作永久变形。因而,设计时应根据作业压力选用恰当的耐压橡胶资料。作业压力越高,所用资料的硬度和耐高压功能也应越高。

为了改善O型圈资料的耐压功能,添加资料的弹性(特别是添加资料在低温下的弹性)、下降资料的紧缩永久变形,一般需求改善资料的配方,参加增塑剂。但是,具有增塑剂的O密封形圈,长期在作业介质中浸泡,增塑剂会逐步被作业介质吸收,导致O型密封圈体积缩短,甚至可能使O型密封圈发作负紧缩(即在O型密封圈和被密封件的外表之间呈现空隙)。因而,在核算O型密封圈紧缩量和进行模具设计时,应充沛考虑到这些缩短量。应使压制出的O型密封圈在作业介质中浸泡5~10昼夜后仍能坚持必要的尺度。

O型圈资料的紧缩永久变形率与温度有关。当变形率在40%或更大时,即会呈现走漏,所以几种胶料的耐热性界限为:丁腈橡胶70℃,三元乙丙橡胶100℃,氟橡胶140℃。因而各国对O型圈的永久变形作了规则。中国标准橡胶资料的O型圈在不同温度下的尺度改变见表。同一资料的O型圈,在同一温度下,截面直径大的O型圈紧缩永久变形率较低。

在油中的状况就不同了。因为此刻O型圈不与氧气触摸,所以上述不良反应大为削减。加之又一般会引起胶料有一定的膨胀,所以因温度引起的紧缩永久变形率将被抵消。因而,在油中的耐热性大为提高。以丁腈橡胶为例,它的作业温度可达120℃或更高。


六、歪曲现象

歪曲是指O型圈沿周向发作改变的现象,歪曲现象一般发作在动密封状况。

O型圈假如设备的妥善,并且运用条件恰当,一般不大简单在往复在往复运动状况下发作翻滚或歪曲,因为O型圈与沟槽的触摸面积大于在滑动外表上的冲突触摸面积,并且O型圈自身的抗拒才能原来就能阻止歪曲。冲突力的分布也趋向坚持O型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一般不如滑动外表的粗糙度。

引起歪曲损害的原因许多,其中最首要的是因为活塞、活塞杆和缸筒的空隙不均匀、偏疼过大、O型圈断面直径不均匀等构成,因为构成O型圈在一周多受的冲突力不均匀,O型圈的某些部分冲突过大,发作歪曲。一般,断面尺度较小的O型圈,简单发作冲突不均匀。构成歪曲(运动用O型圈比固定用O型圈的断面直径大就是这个道理。)

别的,因为密封沟槽存在着同轴度误差,密封高度不相等以及O型圈截面直径不均匀等现象,可能使得O型圈的一部分紧缩过大,另一部分过小或不受紧缩。当沟槽存在偏疼即同轴误差大于O型圈的紧缩量时,密封会彻底失效。密封沟槽同轴度误差大的另一个害处是使O型密封圈沿圆周紧缩不均。此外还有因为O型圈截面直径、原料硬度、光滑油膜厚度等的不均以及密封轴外表粗糙度等要素的影响,导致O型圈的一部分沿作业外表滑动,另一部分则发作翻滚,然后构成O型圈的歪曲。运动用O型圈很简单因歪曲而损坏,这是密封设备发作损坏和走漏的重要原因。因而提高密封沟槽的加工精密度以及减小偏疼是保证O型圈具有牢靠的密封性和寿数的重要要素。

设备密封圈不应是它处于歪曲状况。假如在设备时就被歪曲,则歪曲损害就会很快发作。在作业中,歪曲现象会将O型圈切断,发作大量漏油,并且切断的O型圈会混到液压系统的其他部位,构成重大事故。

为了防止O型圈的歪曲损害,在设计时应留意以下几点

1)O型圈设备沟槽的同心度巨细,应从加工便利和不发作歪曲现象两个方面来考虑。

2)O型圈断面尺度应均匀,并且在每次设备时都应在密封部位充沛涂抹光滑油或光滑脂。有时也能够采用浸透光滑油的毡圈式加油设备。

3)加大O型圈的截面直径,动密封用O型密封圈的截面直径一般应大于静密封用O型圈;此外,O型圈应避免用作大直径活塞的密封。

4)在低压下也发作歪曲损害时,可运用密封圈保护挡圈。

5)下降缸筒和活塞杆的外表粗糙度。

6)采用低冲突系数的资料制造O型密封圈。

7)可用不易发作歪曲现象的密封圈替代O型圈。


七、滑动外表对O型圈的影响

滑动外表的粗糙度是影响O型圈外表冲突与磨损的直接要素。一般地说,外表光亮冲突与磨损就小,所以滑动外表的粗糙度数值往往很低(Ra0.2~0.050μm)。但是,试验表明,外表粗糙过低(Ra低于0.050μm)又会给冲突与磨损带来不利的影响。这是因为微小的外表高低不平,能够坚持必要的光滑油膜。因而要挑选恰当的外表要求。

滑动外表的原料对O型圈的寿数也有影响。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型圈的寿数也就越长。这也是液压缸活塞杆外表镀铬的重要原因。同理能够解说具有相同粗糙度的用铜、铝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重,低硬度、大紧缩量的密封圈不如高硬度、小紧缩量的密封圈经用的状况。


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