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O型密封圈变形的主要原因

来源:易胜博备用网址_易胜博官方网站_易胜博ysb248手机版更新时间:2016-06-06
O型密封圈变形的主要原因
    O型圈密封件用的合成橡胶材料是属于粘弹性密封件材料,所以初期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用,会产生变形导致密封性能逐渐丧失,最终发生泄漏。变形和弹力消失是O形圈失去密封性能的主要原因,以下是造成O型密封圈变形的主要原因。
    1)变形与压缩率和拉伸量的关系
    生产O型圈所用的各种配方的橡胶,在压缩状态下都会产生压缩应力松弛现象,此时,压缩应力随着时间的增长而减小。使用的时间越长、压缩率和拉伸量越大,橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大,导致O型圈密封件弹性不足,失去密封能力。因此,在允许的使用条件下,设法降低压缩率是可取的。增加O型圈的截面尺寸是降低压缩率最简单的方法,不过这会造成结构尺寸的增加。应该注意,工程人员在计算压缩率时,往往忽略了O型圈在装配时受拉伸而引起的截面高度的减小。O型圈截面面积的变化是与其周长的变化成反比的。同时,由于拉力的作用,O型圈的截面形状也会发生变化,就表现为其高度的减小。此外,在表面张力作用下,O型圈的外表面变得更平,即截面高度略有减小。这也是O型密封圈压缩应力松弛的一种表现。O型圈截面变形的程度,还取决于O型圈密封件材质的硬度。在拉伸量相同的情况下,硬度大的O形圈,其截面高度减小较多,从这一点看,应该按照使用条件尽量低硬度的密封件材质。在液体压力和张力的作用下,橡胶材料的O形密封圈也会逐渐发生塑性变形,其截面高度会相应减小,以致最后丧失了密封能力。
    2)温度与O型圈驰张过程的关系
    使用温度是影响O型圈变形的另一个重要因素。高温会加速橡胶材料的老化。工作环境的温度越高,O型圈的压缩变形就越大。当变形大于40%时,O型圈就失去了密封能力而发生泄漏。因压缩变形而在O型圈的橡胶材料中形成的初始应力值,将随着O型圈的驰张过程和温度下降的作用而逐渐降低以致消失。温度在零下工作的O型圈,其初始压缩可能由于温度的急剧降低而减小或完全消失。在-50~-60℃的情况下,不耐低温的橡胶材料会完全丧失初始应力;即使耐低温的橡胶材料,此时的初始应力也不会大于20℃时初始应力的25%。这是因为O型圈的初始压缩量取决于线胀系数。所以,选取初始压缩量时,就必须保证在由于驰张过程和温度下降而造成应力下降后仍有足够的密封能力。温度在零下环境工作的O型圈,应特别注意橡胶材料的恢复数值和变形数值。
    有以上的两点了解到,在设计上应尽量保证O型圈具有适宜的工作环境温度,或耐高、低温的O形圈材料,以延长使用寿命。
    3)介质工作压力与变形
    工作环境的密封介质的压力是引起O型圈变形的主要因素。现代液压设备的工作压力正日益提高。长时间的高压作用会使O型圈发生变形。因此,设计时应根据工作压力适当的耐高压橡胶材料。工作环境压力越高,所用材料的硬度和耐高压性能也应越高。为了改善O型圈材料的耐压性能,增加材料的弹性、降低材料的压缩变形,一般需要改进密封件材料的配方,加入增塑剂。但是,具有增塑剂的O型圈,长时间在工作环境的密封介质中浸泡,增塑剂会逐渐被工作环境的密封介质吸取,导致O型密封圈体积收缩,甚至可能使O型密封圈产生负压缩。因此,在计算O型密封圈压缩量和进行模具设计时,应充分考虑到这些收缩量。应使压制出的O型密封圈在工作介质中浸泡5~10昼夜后仍能保持必要的尺寸。

    O型圈密封件材料的压缩变形率与温度有关。当变形率在40%或更大时,即会出现泄漏,所以几种胶料的耐热性界限为:丁腈橡胶70℃,三元乙丙橡胶100℃,氟橡胶140℃。因此各国对O型圈的变形作了规定。中国标准橡胶材料的O型圈在不同温度下的尺寸变化见表。同一材料的O型圈,在同一温度下,截面直径大的O型圈压缩变形率较低。在液压油中的情况就不同了。由于此时O型圈不与氧气接触,所以上述不良反应大为减少。加之又通常会引起胶料有一定的膨胀,所以因温度引起的压缩变形率将被抵消。因此,在油中的耐热性大为提高。以丁腈橡胶为例,它的工作温度可达120℃或更高。


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