大規格橡膠O型圈使用不當會加速它的損壞,喪失密封性能。長期工作證明;如密封裝置各部分設計合理,隻是提高壓力,不會造成大規格O型圈的破壞。在高壓、高溫的工作條件下,大規格O型圈破壞的原因是大規格O型圈被擠入密封槽而引起的間隙在運動時出現扭曲造成的。
1、滑動表麵對大規格O型圈的影響
滑動表麵的粗糙度是影響大規格O型圈表麵摩擦與磨損的直接因素。一般地說,表麵光潔摩擦與磨損就小,所以滑動表麵的粗糙度數值往往很低(Ra0.2~0.050μm)。但是,試驗表明,表麵粗糙過低(Ra低於0.050μm)又會給摩擦與磨損帶來不利的影響。這是因為微小的表麵凹凸不平,可以保持必要的潤滑油膜。因此要選擇適當的表麵要求。 滑動表麵的材質對大規格O型圈的壽命也有影響。滑動表麵材質的硬度越大、耐磨性越高、保持光潔的能力就越強,大規格O型圈的壽命也就越長。這也是液壓缸活塞杆表麵鍍鉻的重要原因。同理可以解釋具有同樣粗糙度的用銅、鋁合金製成的滑動表麵比鋼製滑動表麵對密封圈的摩擦與磨損更為嚴重,低硬度、大壓縮量的密封圈不如高硬度、小壓縮量的密封圈耐用的情況。
3、降低缸筒和或罐釜溝槽的表麵粗糙度。
4、欧宝官方体育app下载氟膠或矽膠的材料製做
當密封的間隙具有相對運動時,工作環境中的灰塵和沙粒等被粘附在活塞杆表麵,並隨著活塞杆的往複運動與油膜一起被帶入缸內,成為侵入大規格O形密封圈表麵的磨粒,加速大規格O型圈的磨損,以致其失去密封性。為了避免這種情況發生,在往複運動式密封裝置的外伸軸端處必須使用防塵圈。
5、間隙咬傷
被密封的零件存在著幾何精度(包括圓度、橢圓度、圓柱度、同軸度等)不良、零件之間不同心以及高壓下內徑脹大等現象,都會引起密封間隙的擴大和間隙擠出現象的加劇。大規格O型圈的硬度對間隙擠出現象也有明顯的影響。液體或氣體的壓力越高,大規格O型圈材料硬度越小,則其的間隙擠出現象越嚴重。
防止間隙咬傷的措施是,對大規格O形圈的硬度和密封間隙加以嚴格的控製。選用硬度合適的密封材料控製間隙。常用的O型圈的硬度範圍是75-80。低硬度者用於低壓,高硬度者用於高壓。
大規格O型圈如果裝配的妥善,並且使用條件適當,一般不大容易在往複運動狀態下產生滾動或扭曲,因為大規格O型圈與槽的接觸麵積大於在滑動表麵上的摩擦接觸麵積,而且大規格O型圈本身的抗拒能力原來就能阻止扭曲。摩擦力的分布也趨向保持大規格O型圈在其溝槽中靜止不動,因為靜摩擦大於滑動摩擦,而且溝槽表麵的粗糙度一般不如滑動表麵的粗糙度。
另外,由於密封溝槽存在著同軸度偏差,密封高度不相等以及大規格O型圈截麵直徑不均勻等現象,可能使得大規格O型圈的一部分壓縮過大,另一部分過小或不受壓縮。當溝槽存在偏心即同軸偏差大於大規格O型圈的壓縮量時,密封會完全失效。密封溝槽同軸度偏差大的另一個害處是使大規格O形圈沿圓周壓縮不均。此外還有由於大規格O型圈截麵直徑、材質硬度、潤滑油膜厚度等的不均以及密封軸表麵粗糙度等因素的影響,導致大規格O型圈的一部分沿工作表麵滑動,另一部分則發生滾動,從而造成大規格O型圈的扭曲。運動用大規格O型圈很容易因扭曲而損壞,這是密封裝置發生損壞和泄漏的重要原因。因此提高密封溝槽的加工精密度以及減小偏心是保證大規格O型圈具有可靠的密封性和壽命的重要因素。
安裝大規格O型圈時它一定保證其不能處於扭曲狀態,假如在安裝時就被扭曲,則扭曲馬上會造成斷裂,造成馬上大量漏油,而切斷的大規格O型圈如密封的是蒸汽係統,會瞬間大量漏氣,造成重大人身傷害。
為了防止大規格O型圈的扭曲損壞,在安裝時一定應注意以下幾點
1)大規格O型圈安裝槽的深度和寬度,應從不產生扭曲來考慮。
2)大規格O型圈斷麵尺寸應均勻,如是旋轉密封或軸用密封應加裝四氟擋圈,防止翻轉扭曲。
3)大規格O型圈在用於靜密封時應注意撫平防止沒如槽或扭曲。
6、摩擦力與大規格O型圈的應用
在動密封裝置中,摩擦與磨損是大規格O型圈損壞的重要影響因素。磨損程度主要取決於摩擦力的大小。當液體壓力微小時,大規格O型圈摩擦力的大小取決於它的預壓縮量。當工作液體承受壓力時,摩擦力隨之工作壓力的增加而增大。在工作壓力小於20MPa的情況下,近似地呈線形關係。壓力大於20MPa時,隨著壓力的增加,大規格O型圈與金屬表麵接觸麵積的增加也逐漸緩慢,摩擦力的增加也相應緩慢。在正常情況下,大規格O型圈的使用壽命隨著液體壓力的升高將會近似的呈平方關係而減小。
摩擦力的增加,使得旋轉或往複運動的軸與大規格O形密封圈之間產生大量的摩擦熱。由於多數大規格O型圈都是用橡膠製成的,導熱性極差。因此,摩擦熱就會引起橡膠的老化,導致大規格O型圈實效,破壞其密封性能。摩擦還會引起大規格O型圈表麵損傷,使壓縮量減小。嚴重的摩擦會很快引起大規格O型圈的表麵損壞,失去密封性。作氣動往複運動用密封時,摩擦熱還會引起粘著,造成摩擦力進一步增加。
運動用密封在低速運動時,摩擦阻力還是引起爬行的一個因素,影響元件和係統的工作性能。所以對運動密封來說,摩擦性是重要性能之一。摩擦係數是摩擦特性的一個評價指標,合成橡膠摩擦係數較大,由於密封在運動狀態時,通常處於工作油液或潤滑劑參與的混合潤滑狀態,摩擦係數一般在0.1以下。
摩擦力的大小在很大程度上取決於被密封件的表麵硬度與表麵粗糙度。
7、大規格O型圈用的合成橡膠材料是屬於粘彈性材料,所以初期設定的壓緊量和回彈堵塞能力經長時間的使用,會產生永久變形,最終發生泄漏。永久變形和彈力消失是大規格O型圈失去密封性能的主要原因。
大規格O型圈所用的各種橡膠,在壓縮狀態下都會產生壓縮應力鬆弛現象,此時,壓縮應力隨著時間的增長而減小。使用時間越長拉伸量越大,由橡膠應力鬆弛而產生的應力下降就越大,以致大規格O型圈彈性不足,失去密封能力。因此,在允許的使用條件下,設法降低壓縮率是可取的。增加大規格O型圈的截麵尺寸是降低壓縮率最簡單的方法,不過這會帶來結構尺寸的增加。
大規格O型圈截麵變形的程度,還取決於大規格O型圈材質的硬度。在拉伸量相同的情況下,硬度大的O型圈,其截麵高度也減小較多,從這一點看,應該按照使用條件盡量選用低硬度的材質。在液體壓力和張力的作用下,橡膠材料的大規格O形密封圈也會逐漸發生塑性變形,其截麵高度會相應減小,以致最後失去密封能力。 使用溫度是影響大規格O型圈永久變形的另一個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高,其的壓縮永久變形就越大。當永久變形大於40%時,大規格O型圈就失去了密封能力而發生泄漏。因壓縮變形而在大規格O型圈的橡膠材料中形成的初始應力值,將隨著大規格O型圈的馳張過程和溫度下降的作用而逐漸降低以致消失。溫度在零下工作的O型圈,其初始壓縮可能由於溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下,不耐低溫的橡膠材料會完全喪失初始應力;即使耐低溫的橡膠材料,此時的初始應力也不會大於20℃時初始應力的25%。這是因為大規格O型圈的初始壓縮量取決於線脹係數。所以,選取初始壓縮量時,就必須保證在由於馳張過程和溫度下降而造成應力下降後仍有足夠的密封能力。
工作介質的壓力是引起大規格O型圈永久變形的主要因素。現代液壓設備的工作壓力正日益提高。長時間的高壓作用會使大規格O型圈發生永久變形。因此,設計時應根據工作壓力選用適當的耐壓橡膠材料。工作壓力越高,所用材料的硬度和耐高壓性能也應越高。
為了改善大規格O型圈材料的耐壓性能,增加材料的彈性(特別是增加材料在低溫下的彈性)、降低材料的壓縮永久變形,一般需要改進材料的配方,加入增塑劑。但是,具有增塑劑的大直徑O形圈,長時間在工作介質中浸泡,增塑劑會逐漸被工作介質吸收,導致大規格O形圈體積收縮,甚至可能使大規格O形密封圈產生負壓縮。因此,在計算大規格O形圈進行模具設計時,應充分考慮到收縮量。使製出的大規格O形圈在壓縮實驗30晝夜後仍能保持必要的尺寸。
大規格O型圈材料的壓縮永久變形率與溫度有關。當變形率在40%或更大時,即會出現泄漏,所以幾種膠料的耐熱性界限為:丁腈橡膠70℃,三元乙丙橡膠100℃,氟橡膠140℃。因此各國對大規格O型圈的永久變形作了規定。同一材料的O型圈,在同一溫度下,截麵大的大規格O型圈壓縮永久變形率較低。
在油中大規格O型圈的情況就不同了。由於其不與氧氣接觸,所以上述不良反應大為減少。加之又通常會引起膠料有一定的膨脹,所以因溫度引起的壓縮永久變形率將被抵消。因此,在油中的耐熱性大為提高。以丁腈橡膠為例,它的工作溫度可達120℃或更高。