O型密封圈材質(zhì)氟膠和NBR的區(qū)別
很多時(shí)候O型圈使用的環(huán)境都是油、酸、化學(xué)品充斥的并伴有長(zhǎng)期的摩擦,而密封圈的作用就是為了封住中這些油脂、酸堿、化學(xué)品的泄漏并起到減震的作用,更具不同的工作環(huán)境有可以分為耐高溫密封圈、耐腐蝕密封圈、高耐磨密封圈等多種叫法。其實(shí)在很多時(shí)候大家較為困惑是O型圈到底應(yīng)該使用哪種材質(zhì)。其實(shí)能采用材質(zhì)很多,比如:天然橡膠、聚氨酯橡膠、橡膠、氟橡膠等幾乎所有的材質(zhì),但是一般只是用NBR橡膠和氟橡膠就足夠使用了。
一、O型圈設(shè)計(jì)的兩個(gè)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(tài)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(shí),以下三個(gè)方面的因素應(yīng)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(dòng)密封,但其極值應(yīng)小于30%。靜密封:圓柱靜密封裝置和往復(fù)運(yùn)動(dòng)式密封裝置一樣,一般取W=10%~15%;平面密封裝置取W=15%~30%。動(dòng)密封分為三種情況:
a.往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封一般取W=10%~15%。
b.旋動(dòng)密封在選取壓縮率時(shí)必須要考慮焦耳熱效應(yīng),一般來(lái)說,旋動(dòng)用O形圈的內(nèi)徑要比軸徑大3%~5%,外徑的壓縮率W=3%~8%。
c.低摩擦運(yùn)動(dòng)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(zhì)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(yīng)改用其他材料的O型圈,或?qū)o定的壓縮變形率予以修正。壓縮變形的具體數(shù)值,一般情況下,各國(guó)都根據(jù)自己的使用經(jīng)驗(yàn)制訂出標(biāo)準(zhǔn)或給出推薦值。
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(duì)密封性能和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會(huì)導(dǎo)致安裝困難,同時(shí)也會(huì)因截面直徑do發(fā)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(nèi)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(chǎn)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(guān),其值過小會(huì)使密封性受到影響;過大則增加摩擦,產(chǎn)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(guān),可用下式計(jì)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(duì)摩擦力限制較高的密封,如氣動(dòng)密封、液壓伺服控制元件密封,可據(jù)此估算摩擦力。
二、氣動(dòng)液壓O型圈密封件密封方式
1、動(dòng)密封與靜密封
密封偶合面間顯著的區(qū)別是有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng),靜密封的密封偶合面間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng),動(dòng)密封的密封偶合面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這兩種不同密封工作狀態(tài),對(duì)O型圈密封件的要求有許多區(qū)別。動(dòng)密封除了要承受介質(zhì)壓力外,還必須耐受相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的摩擦、磨損;既要保證一定的密封,又要滿足運(yùn)動(dòng)性能的各項(xiàng)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(jù)介質(zhì)壓力作用于密封圈的內(nèi)徑還是外徑,又有受內(nèi)壓與受外壓(外流式和內(nèi)流式)之分,介質(zhì)分別從內(nèi)項(xiàng)外或從外項(xiàng)內(nèi)泄漏。
根據(jù)密封偶合面間是滑動(dòng)還是旋動(dòng),動(dòng)密封又分為往復(fù)動(dòng)密封與旋轉(zhuǎn)動(dòng)密封。往復(fù)動(dòng)密封為常見,如液壓、氣動(dòng)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(jiǎn)單和通用性廣的動(dòng)密封型式。
根據(jù)O型圈密封件與密封面的接觸關(guān)系,往復(fù)動(dòng)密封又可分為孔用密封(或稱外徑密封)與軸用密封(或稱內(nèi)徑密封)。孔用密封的密封件與孔有相對(duì)運(yùn)動(dòng),軸用密封的O型圈密封件與軸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
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(huán)狀密封圈,如O形密封圈、Y形密封圈等。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、品種規(guī)格多、工作參數(shù)范圍廣、使用方便,是液壓系統(tǒng)中使用多的一種密封形式。既用于靜密封也用于動(dòng)密封。膠密封是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不利施工的間隙涂膏狀液態(tài)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(guī)則縫隙;填料密封是以固態(tài)軟質(zhì)材料堵塞泄漏通道的密封方法,用于動(dòng)密封。這是一種古老的密封方式,現(xiàn)在液壓、氣動(dòng)中已不太使用,但在離心泵、壓縮機(jī)、制冷機(jī)等設(shè)備的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸上仍有很好的使用。
3、接觸密封與非接觸密封
動(dòng)密封根據(jù)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(qiáng)制壓力作用下,貼在密封面上。密封面與密封件之間處于一層極薄的油膜隔開的摩擦接觸狀態(tài)。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(duì)速度不能太高。液壓、氣動(dòng)中的大多數(shù)往復(fù)動(dòng)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(kuò)張,緊壓在軸或孔上實(shí)現(xiàn)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(gè)預(yù)壓力,當(dāng)密封件在一個(gè)方向受到密封介質(zhì)的壓力作用后,密封件進(jìn)一步變形,接觸壓力增加,一適應(yīng)被密封介質(zhì)壓力的增加,保證密封。
三、橡膠O型圈的耐油性能
許多合成橡膠遇油會(huì)發(fā)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(zhì)中膨脹太大,或性能明顯劣化,則說明這兩種物質(zhì)不相容。所以液壓氣動(dòng)用丁晴耐油O型圈時(shí),首先考慮的就是材料與密封介質(zhì)的相容性。液壓用密封要考慮對(duì)工作介質(zhì)的適應(yīng)性;氣動(dòng)用密封也要考慮對(duì)潤(rùn)滑劑的耐性能。
膨脹是指材料遇油后體積發(fā)生變化的現(xiàn)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(guān)系發(fā)生較大變化,加劇摩擦、磨損,并且強(qiáng)度明顯降低。除膨脹之外,油液對(duì)橡膠的硬度、伸長(zhǎng)率和殘余變形等物理、力學(xué)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?yàn)?,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(huì)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(jié)果橡膠體積、重量改變,彈性降低。
測(cè)定膨脹是考察相容性的一項(xiàng)基本試驗(yàn)。如果不考慮劣化,對(duì)材料的膨脹,用作動(dòng)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(shí)際體積變化比膨脹