- O型圈設計的兩個參考原則
1、壓縮率W:
通常用:W= (do-h)/do%表示,其中do表示O型圈在自由狀態下的截面直徑(mm);h表示O型圈槽底與被密封表面的距離,即壓縮后的截面高度(mm)。在選取壓縮率時,以下三個方面的因素應給以重視:(1)要有足夠的密封接觸面積 (2)摩擦力盡量小 (3)盡量避免*變形。
一般靜密封壓縮率大于動密封,但其極值應小于30%。靜密封:圓柱靜密封裝置和往復運動式密封裝置一樣,一般取W=10%~15%;平面密封裝置取W=15%~30%。動密封分為三種情況:
a.往復運動密封一般取W=10%~15%。
b.旋轉運動密封在選取壓縮率時必須要考慮焦耳熱效應,一般來說,旋轉運動用O形圈的內徑要比軸徑大3%~5%,外徑的壓縮率W=3%~8%。
c.低摩擦運動用,為了減小摩擦阻力,一般均選取較小的壓縮率,即 W=5%~8%。此外,還要考慮到介質和溫度引起的橡膠材料膨脹。通常在給定的壓縮變形之外,允許的大膨脹率為15%,超過這一范圍說明材料選用不合適,應改用其他材料的O型圈,或對給定的壓縮變形率予以修正。壓縮變形的具體數值,一般情況下,各國都根據自己的使用經驗制訂出標準或給出*值。
2、拉伸量
O型圈在裝入密封溝槽后,一般都有一定的拉伸量。與壓縮率不同,拉伸量的大小對密封性能和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導致安裝困難,同時也會因截面直徑do發生變化而使壓縮率降低,以致引起泄漏。拉伸量:α=(d+do)/(d1+do)式中d——軸徑(mm);d1——O形圈的內徑(mm);do——O形圈的截面直徑(mm)。
接觸寬度:裝入密封溝槽后,其橫截面產生壓縮變形。變形后的寬度及其與軸的接觸寬度都和密封性能和使用壽命有關,其值過小會使密封性受到影響;過大則增加摩擦,產生摩擦熱,影響壽命。變形后的寬度BO(mm)與O型圈的壓縮率W和截面直徑dO有關,可用下式計算:BO={1/(1-W)-0.6W}dO (W取10%~40%);O型圈與軸的接觸面寬度b(mm)也取決于W和dO:b=( 4W2+0.34W+0.31)dO ( W取10%~40%)。對摩擦力限制較高的密封,如氣動密封、液壓伺服控制元件密封,可據此估算摩擦力。
二、氣動液壓O型圈密封件密封方式
1、動密封與靜密封
密封偶合面間顯著的區別是有無相對運動,靜密封的密封偶合面間沒有相對運動,動密封的密封偶合面有相對運動。這兩種不同密封工作狀態,對O型圈密封件的要求有許多區別。動密封除了要承受介質壓力外,還必須耐受相對運動引起的摩擦、磨損;既要保證一定的密封,又要滿足運動性能的各項要求。
靜密封有可以分為:平面密封(軸向密封)和圓柱密封(徑向密封),泄漏間隙分別是軸向間隙和徑向間隙;平面密封,根據介質壓力作用于密封圈的內徑還是外徑,又有受內壓與受外壓(外流式和內流式)之分,介質分別從內項外或從外項內泄漏。
根據密封偶合面間是滑動還是旋轉運動,動密封又分為往復動密封與旋轉動密封。往復動密封為常見,如液壓、氣動缸中的活塞與缸筒之間的密封,活塞桿與缸蓋以及滑閥的閥心與閥體之間的密封,這是一種簡單和通用性廣的動密封型式。
根據O型圈密封件與密封面的接觸關系,往復動密封又可分為孔用密封(或稱外徑密封)與軸用密封(或稱內徑密封)。孔用密封的密封件與孔有相對運動,軸用密封的O型圈密封件與軸有相對運動。
2、成形填料密封
按密封用件的形狀、型式,密封分為成形填料密封和膠密封、帶密封、填料密封。成形填料密封泛指用橡膠、塑料等材料壓模成形的環狀密封圈,如O形密封圈、Y形密封圈等。其結構簡單緊湊、品種規格多、工作參數范圍廣、使用方便,是液壓系統中使用多的一種密封形式。既用于靜密封也用于動密封。膠密封是在結構復雜且不利施工的間隙涂膏狀液態密封膠,帶密封是在管接頭等處纏繞橡塑薄膜,堵塞接觸面的不規則縫隙;填料密封是以固態軟質材料堵塞泄漏通道的密封方法,用于動密封。這是一種古老的密封方式,現在液壓、氣動中已不太使用,但在離心泵、壓縮機、制冷機等設備的往復運動軸上仍有很好的使用。
3、接觸密封與非接觸密封
動密封根據密封偶合面的接觸型式分為接觸型與非接觸型密封。接觸型密封靠密封件在強制壓力作用下,貼在密封面上。密封面與密封件之間處于僅有一層極薄的油膜隔開的摩擦接觸狀態。這種密封方式密封性好,但受摩擦、磨損條件的限制,密封面相對速度不能太高。液壓、氣動中的大多數往復動密封都屬于這種情況。接觸式密封又分為壓縮型密封和壓力賦能型密封。壓縮型密封靠擠壓裝在填料箱中的填料,使其沿徑向擴張,緊壓在軸或孔上實現密封。壓力賦能型密封是一種有自封能力的密封,成形填料密封圈中的O形圈、Y型圈等屬于這種密封。它們的工作原理是將密封圈裝入溝槽中,并施以一個預壓力,當密封件在一個方向受到密封介質的壓力作用后,密封件進一步變形,接觸壓力增加,一適應被密封介質壓力的增加,保證密封。
三、丁晴橡膠O型圈的耐油性能
許多合成橡膠遇油會發生膨脹,或因工作油液中所含的添加劑作用而加速劣化。如果材料在某種介質中膨脹太大,或性能明顯劣化,則說明這兩種物質不相容。所以液壓氣動用丁晴耐油O型圈時,首先考慮的就是材料與密封介質的相容性。液壓用密封要考慮對工作介質的適應性;氣動用密封也要考慮對潤滑劑的耐性能。
膨脹是指材料遇油后體積發生變化的現象。橡膠的膨脹性能用膨脹率表示,膨脹率是橡膠浸泡前后的體積變化率。材料膨脹后,密封尺寸關系發生較大變化,加劇摩擦、磨損,并且強度明顯降低。除膨脹之外,油液對橡膠的硬度、伸長率和殘余變形等物理、力學性能均有顯著的影響,使橡膠軟化、收縮和分解,橡膠性能劣化。這是因為,為了改善O型圈的丁晴橡膠性能,一般都在橡膠中加入增塑劑,橡膠與油液接觸后,油液會吸收橡膠中的增塑劑,隨著橡膠中的增塑劑逐漸被溶解,液體侵入,結果橡膠體積、重量改變,彈性降低。
測定膨脹是考察相容性的一項基本試驗。如果不考慮劣化,對材料的膨脹,用作動密封不能超過,靜密封不超過,墊片可接受的材料膨脹率。密封件使用中的實際體積變化比膨脹值要小得多,因為要被壓縮變形抵消一部分。這是滑油中的浸脹試驗結果。