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橡膠O型密封圈拉伸量的核算及合理取值

時間:2019-10-29 3807 次瀏覽

信息摘要:橡膠O型密封圈是在拉伸狀態下進行安裝使用的,其拉伸量的大小對O型圈的密封性能和使用壽命有很大影響。

一般情況下,圓柱面軸向密封的橡膠O型密封圈的實際內徑均小于其活塞溝槽底徑或活塞桿的桿徑,因此,O型圈是在拉伸狀態下進行安裝使用的,其拉伸量的大小對O型圈的密封性能和使用壽命有很大影響。O型圈拉伸量過小,產生啃切現象;O型圈拉伸量過大,導致其內應力增加和安裝時出現扭曲、斷面粗細不均現象。這都造成O型圈使用壽命縮短,產生泄漏。過去,我廠因對O形密封圈拉伸量取值不當,影響了其使用壽命。如果能掌握并合理利用O型圈的拉伸量,就能充分利用國家標準中現有規格模具,減少非標準O型圈規格品種,取得較好經濟效益。現將在實際工作中探索的對O型圈拉伸量取值及計算方法介紹如下。

一、拉伸量核算法及合理推薦值

1、拉伸量核算法

O型圈拉伸量(拉伸量示意圖如圖1所示)的計算式為:

O型密封圈拉伸量核算

式中a——O型密封圈拉伸量%;

b——活塞溝槽底徑或活塞桿直徑mm;

d。——O型密封圈斷面直徑;

d₁——O型密封圈內徑。

由于O形密封圈及溝槽底徑均有偏差,故拉伸量的實際計算式為:

O型密封圈拉伸量核算

O型密封圈拉伸后,其斷面直徑的縮小程度有一經驗公式:

O型密封圈拉伸量核算

O型密封圈拉伸核算

對O型圈拉伸量的核算即是對a最大值、a最小值的計算,以校正其是否在要求拉伸量范圍內,而且還需要校對其壓縮率即k最大值、k最小值是否在規定范圍內。

2、合理拉伸量推薦值

拉伸量是O型圈使用條件中與構槽設計同等重要的一個參數,其值過大、過小對O型圈使用壽命都不利。例如,在空氣中,丁腈橡膠O型圈拉伸量為10%時,使用10天就出現微小龜裂,但其拉伸量為10%以下則無此現象。O型圈合理的拉伸量,日本一般推薦為1%~4%;而有的國家推薦按O型圈內徑大小選取,具體范圍如下:

O型密封圈拉伸核算

二、拉伸量核算實例

我廠60年代引進了柴油機樣品圖,也搬用了其氣缸套水套(丁腈橡膠)O形密封圈的結構,該氣缸套水套O型圈使用時滲水、漏水現象較嚴重,使用壽命低。經分析,確定其原因是O型圈拉伸量過大。現將該O型圈拉伸量核算和改進其結構尺寸的情況說明如下。

1、拉伸量核算

柴油機氣缸水套O型密封圈改進前尺寸結構關系如圖2所示。

O型密封圈拉伸量核算

由上面的計算可知,原氣缸套水套O型圈結構上的問題是其拉伸量11.1%~13.9%過大(壓縮率在合理范圍內),從而導致O型圈內應力增加,以至失去彈性,縮短了使用壽命;此外,由于是在過量拉伸狀態下安裝,易出現O型圈扭曲、斷面粗細不均的現象,造成泄漏;第三,該O型圈W形溝槽狹窄,難于組裝(O型圈斷面直徑為6.1~6.2mm,組裝不下去,只有斷面直徑為5.9mm時最合適),易使O型圈產生變形,致使該機拆裝一次就要更換一批O型圈。

2、O型密封圈尺寸結構改進

針對上述問題,對氣缸套水套O型圈結構進行了改進,主要將O型圈的d,由φ6.0士0.2mm改為φ5.7±0.14mm,將d由φ290²-0.34mm改為φ289.4²-1.13mm,將d₁由φ257士3mm改為φ279.3土1.0mm,而W形溝槽改為矩形溝槽,其改進后的結構尺寸關系如圖3所示。

O型密封圈拉伸核算

計算改進后O型圈的拉伸量為a最大值=3.91%、a最小值=3.14%,壓縮率為k最大值=16.312%、k最小值=9.993%。由此可見,改進后的O型圖拉伸量3.14%~3.91%和壓縮率9.993%~16.312%均在合理范圍內,而矩形溝槽也易于O型圈的安裝。改進后的O型圈使用壽命顯著提高,密封效果得到改善,無滲水、漏水現象,不用每次拆裝柴油機時都換O型圈。如將O型圈的材質由丁腈橡膠改為氟橡膠,O型圈經過700h以上的高溫、高負荷實際裝機運轉試驗,密封效果仍良好,有的0型圈經三次裝拆,也未發現有變形跡象,仍可繼續使用。這說明O型圈拉伸量、壓縮率在合理范圍內,O型圈才能密封效果良好,使用壽命較長。

還應該說明的是在圓柱面軸向密封中,如果O型圈拉伸量太小,容易造成唷切。我廠曾設計一件O型圈外徑與工件外徑相同,拉伸量為0,其在使用過程中其啃切現象十分嚴重;后來,將O型圈的尺寸結構進行了改進,拉伸量達1%~4%,就避免了哨切現象。

通過O形密封圈拉伸量的核算,可發現和改進其尺寸結構的不合理之處,使O型圈拉伸量處在適當范圍內,以提高O型圈的密封性能和延長其使用壽命。