O形圈的设计应用
0形圈的使用参数
1、压缩率
压缩率W通常用下式表示:W=(do-h)/d,×
式中d2---O型圈在自由状态下的截面直径()
h----0型圈槽底与被密封表面的距离(沟槽深度),即O型圈压缩后的截面高度()
在选取O形圈的压缩率时,应从如下3方面考虑:
1.)要有足够的密封接触面积;
2.)摩擦力尽量小;
3.)尽量避免变形。
1.1压缩率
o型密封圈压缩率W的选择应考虑使用条件,静密封或动密封;静密封又可分为径向密封与轴向密封;径向密封的泄漏间隙是径向间隙,轴向密封的泄漏间隙是轴向间隙。轴向密封根据压力介质作用于O形圈的内径还是外径又分受内压和受外压两种情况,内压增加的拉伸,外压降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的静密封,密封介质对O形圈的作用方向是不同的,所以预压力设计也不同。
对于动密封则要区分是往复运动密封还是旋转运动密封。
1.静密封:圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样,一般取W=10%~15%;平面静密封装置取W=15%~30%。
2.对于动密封而言,可以分为三种情况;往复运动一般取W=10%~15%。旋转运动密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应,一般来说,旋转运动用O形圈的内径要比轴径大3%-5%,外径的压缩率W=3%-8%。低摩擦运动用O型圈,为了减少摩擦阻力,一般均选取较小的压缩率,即W=5%-8%,此外,还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定的压缩变形之外,允许的膨胀率为15%,超过这一范围说明材料选用不合适,应改用其他材料的O形圈,或对给定的压缩变形率予以修正。
1.2拉伸量
o型圈在装入密封沟槽后,一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样,拉伸量的大小对O型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈安装困难,同时也会因截面直径d2发生变化而使压缩率降低,以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示:a=(d+d2)/(d1+d2)
式中d-----轴径();d1----O形圈内径()。
拉伸量的取值范围为1%-5%。如表一给出了O型圈拉伸量的推荐值,可根据轴径的大小,按表选限取O型圈的拉伸量。
橡胶加工工艺主要有两种:一种是传统的高温硫化的橡胶生产工艺,一种是湿法耐磨橡胶生产工艺。事实,湿法生产出的耐磨橡胶制品与传统橡胶生产工艺生产出的橡胶制品相比,在耐磨度、弹性、耐腐蚀等方面更优越。
橡胶本身是具有高弹态的有机高分子材料。橡胶的分子量一般在几十万以上,有的高达百万,其分子结构是卷曲的长链,通过硫化加工后形成三维网状的体型结构。硫化后的橡胶分子链保存越完整,则橡胶性能越好。而传统的橡胶工艺由于是高温硫化,容易破坏橡胶的分子链结构。湿法耐磨橡胶工艺通过常温硫化,可以完整的保存橡胶分子链高达95-97%,所以具有无可比拟的耐磨优势。
橡胶制品(rubber product)指以及合成橡胶为原料生产各种橡胶制品的活动,还包括 利用废橡胶再生产的橡胶制品。合成橡胶的产量已超过橡胶,其中产量的是丁苯橡胶。
1.橡胶制品成型时,经过大压力压制,其因弹性体所具备之内聚力无法消除,在成型离模时,往往产生极不稳定的收缩(橡胶的收缩率,因胶种不同而有差异) ,必需经过一段时间后,才能和缓稳定。所以,当一橡胶制品设计之初,不论配方或模具,都需谨慎计算配合,若否,则容易产生制品尺寸不稳定,造成制品品质低落。
2.橡胶属热溶热固性之弹性体,塑料则属于热溶冷固性。橡胶因硫化物种类主体不同,其成型固化的温度范围,亦有相当的差距,甚至可因气候改变,室内温湿度所影响。因此橡胶制成品的生产条件,需随时做适度的调整,若无,则可能产生制品品质的差异。
3.橡胶产品是由橡胶原料进行密炼机炼胶后制成的混炼胶作原材料,在炼胶时根据所需橡胶制品的特性而设计配方,并且定下所需要的产品硬度。产品制作成型由橡胶平板硫化机进行模压成型。产品成型后后进行飞边处理,把产品表面处理光滑刺。
4.橡胶制品老化测试属于老化测试范畴,橡胶老化是指橡胶及制品在加工,储存和使用过程中,由于受到内外因素的综合作用引起性能结构发生改变,进而丧失使用的现象。表现为龟裂,发粘,硬化,软化,粉化,变色,长霉等。
1. 橡胶(Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成,是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化,遇热变粘,在矿物油或汽油中易膨胀和溶解,耐碱但不耐强酸。
2. 橡胶优点:弹性好,耐酸碱。 是制作胶带、胶管、胶鞋的原料,并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、等带氢氧根的液体中使用的制品。
3. 丁苯胶(Styrene Butadiene Copolymer) 丁二烯与苯乙烯之共聚合物,与胶比较,品质均匀,异物少,具有更好耐磨性及耐老化性,但机械强度则较弱,可与胶掺合使用。
4. 丁苯胶优点:低成本的非抗油性材质,良好的抗水性,硬度70以下具良好弹力,高硬度时具较差的压缩性。 广泛用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。
5. 丁基橡胶(Butyl Rubber) 为异与少量异戊二烯聚合而成,因甲基的立体障碍分子的运动比其他聚合物少,故气体透过性较少,对热、日光、臭氧之抵抗性大,电器绝缘性佳;对极性容剂抵抗大,一般使用温度范围为零下-110 ℃。
6. 丁基橡胶优点:对大部份一般气体具不渗透性,对阳光及臭气具良好的抵抗性,可暴露于动物或植物油或是可气化的化学物中。用于汽车轮胎的内胎、皮包、橡胶膏纸、窗框橡胶、蒸汽软管、耐热输送带等。
氢化胶(Hydrogenate Nitrile) 氢化胶为胶中经由氢化后去除部份双链,经氢化后其耐温性、耐候性比一般橡胶提高很多,耐油性与一般胶相近。一般使用温度范围为零下25-150 ℃。
7. 氢化胶优点:较胶拥有较佳的抗磨性,具的抗蚀、抗张、抗撕和压缩性的特性。
在臭氧等大气状况下具良好的抵抗性,一般适用于洗衣或洗碗的清洗剂中。广泛用于环保冷媒、R134a系统中的密封件、汽车发动机系统密封件。
8. 乙丙胶(Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成,因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、性均非常,但无法加硫。为解决此问题,在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可加硫即成EPDM,一般使用温度为零下50-150 ℃。对极性溶剂如醇、酮等抵抗性。
9. 乙丙胶优点:具良好抗候性及抗臭氧性,具的抗水性及抗化学物,可使用醇类及酮类,耐高温蒸气,对气体具良好的不渗透性。高温水蒸汽环境之密封件卫浴设备密封件或零件。制动(刹车)系统中的橡胶零件。散热器(汽车水箱)中的密封件。
橡胶制品检验标准
1、外观检验
硫化工序每工作班的首模零件进行外观检验,而成品验收则100%的零件进行外观检验。
外观检验的方法一般采用目视检查法。
检查零件工作表面的光洁度时,一般以模具图纸上规定的光洁度为标准。
2、尺寸检验
硫化工序进行首模检验;成品验收一般进行抽检,但对尺寸要求严格的零件或需要机械加工的零件以及需要在工作介质中进行稳定处理的零件,原则上其主要尺寸应100%的检验。
经硫化并去除毛边的零件需停放6小时后,才进行尺寸检验。橡胶零件弹性变形较大,如果测量方法或量具选择不当,都会影响测量的准确性。一般试模和试生产应选用通用量具和仪器,而成批生产则选用量具。
3、性能试验
a)绍尔A型硬度试验,试样的厚度应不小于6,宽度不小于15,长度不小于40。如厚度达不到要求时,可用同样的试样重叠起来测定,但不准超过四层,并要上下面平行。
b)耐油溶胀试验,将试样浸入油、酸、碱或其它液体介质中,在规定的温度下经过一定时间测量尺寸、体积或重量的变化。
c)橡胶金属结合强度的试验,剖视法,一般用?3的钢针挑拨金属件上的橡胶,如果橡胶挑拨而断裂后的金属件表面上有均匀的橡胶结合痕迹,则认为粘接强度合格。对每个工作班的零件一般在首模检验和成品验收时各抽1-3件做结合强度检验。
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