O形密封圈簡(jiǎn)稱O形圈,是一種截面為圓形的橡膠圈。O形密封圈是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中使用廣泛的一種密封件。O形圈有良好的密封性,既可用于靜密封,也可用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封中;不僅可單獨(dú)使用,而且是許多組合式密封裝置中的基本組成部分。它的適用范圍很寬,如果材料選擇得當(dāng),可以滿足各種運(yùn)動(dòng)條件的要求,工作壓力可從1.333×105Pa的真空到400MPa高壓;溫度范圍可從-60℃到200℃。
與其它密封型式相比,O形密封圈具有以下特點(diǎn):
1)結(jié)構(gòu)尺寸小,裝拆方便。
2)靜、動(dòng)密封均可使用,用作靜密封時(shí)幾乎沒(méi)有泄漏。
3)使用單件O形密封圈,有雙向密封作用。
4)動(dòng)摩擦阻力較小。
5)價(jià)格低廉。
O形密封圈是一種擠壓型密封,擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形,在密封接觸面上造成接觸壓力,接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓,則不發(fā)生泄漏,反之則發(fā)生泄漏。在用于靜密封和動(dòng)密封時(shí),密封接觸面接觸壓力產(chǎn)生原因和計(jì)算方法不盡相同,需分別說(shuō)明。
1、用于靜密封時(shí)的密封原理
在靜密封中以O形圈應(yīng)用最為廣泛。如果設(shè)計(jì)、使用正確,O形密封圈在靜密封中可以實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏的絕對(duì)密封。 O形密封圈裝入密封槽后,其截面承受接觸壓縮應(yīng)力而產(chǎn)生彈性變形。對(duì)接觸面產(chǎn)生一定的初始接觸壓力Po。即使沒(méi)有介質(zhì)壓力或者壓力很小,O形密封圈靠自身的彈性力作用而也能實(shí)現(xiàn)密封;當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后,在介質(zhì)壓力的作用下,O形密封圈發(fā)生位移,移向低壓側(cè),同時(shí)其彈性變形進(jìn)一步加大,填充和封閉間隙δ。此時(shí),坐用于密封副偶合面的接觸壓力上升為Pm
Pm=Po+Pp
式中Pp——經(jīng)O形圈傳給接觸面的接觸壓力(0.1MPa)
Pp=K·P
K——壓力傳遞系數(shù),對(duì)于橡膠制O形密封圈K=1;
P——被密封液體的壓力(0.1MPa)。
由于一般K≥1,所以Pm>P。
由此可見(jiàn),只要O形密封圈存在初始?jí)毫?,就能?shí)現(xiàn)無(wú)泄漏的絕對(duì)密封。這種靠介質(zhì)本身壓力來(lái)改變O形密封圈接觸狀態(tài),使之實(shí)現(xiàn)密封的性質(zhì),稱為自封作用。理論上,壓縮變形即使為零,在油壓力下也能密封,但實(shí)際上O形密封圈安裝時(shí)可能會(huì)有偏心。所以,O形圈裝入密封溝槽后,其斷面一般受到7%—30%的壓縮變形。靜密封取較大的壓縮率值,動(dòng)密封取較小的壓縮率值。這是因?yàn)楹铣上鹉z在低溫下要壓縮,所以靜密封O形圈的預(yù)壓縮量應(yīng)考慮補(bǔ)償它的低溫收縮量。
2、用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理
在液壓轉(zhuǎn)動(dòng)、氣動(dòng)元件與系統(tǒng)中,往復(fù)動(dòng)密封是一種最常見(jiàn)的密封要求。動(dòng)力缸活塞與缸體、活塞干預(yù)缸蓋以及各類滑閥上都用到往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封??p隙由圓柱桿與圓柱孔形成,桿在圓柱孔內(nèi)軸向運(yùn)動(dòng)。密封作用限制流體的軸向泄漏。用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí),O形圈的預(yù)密封效果和自密封作用與靜密封一樣,并且由于O形圈自身的彈力,而具有磨損后自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰Α5捎谝后w介質(zhì)密封時(shí),由于桿運(yùn)動(dòng)速度、液體的壓力、粘度的作用,情況比靜密封復(fù)雜。 當(dāng)液體在壓力作用下,液體分子與金屬表面互相作用,油液中所含的“極性分子”在金屬表面上緊密而整齊的排列,沿滑移面與密封件間形成一個(gè)強(qiáng)固的邊界層油膜,并且對(duì)滑移面產(chǎn)生極大的附著力。該液體薄膜始終存在于密封件與往復(fù)運(yùn)動(dòng)面之間,它亦起一定的密封作用,并且對(duì)運(yùn)動(dòng)密封面的潤(rùn)滑是非常重要的。但是對(duì)泄漏來(lái)講是有害的。但往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸向外拖出時(shí),軸上的液體薄膜便與軸一起拉出,由于密封件的“擦拭”作用,當(dāng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸縮回時(shí),該液體薄膜便被密封元件阻留在外面。隨著往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程次數(shù)增多,阻留在外面的液體就越多,最后形成油滴,這就是往復(fù)運(yùn)動(dòng)式密封裝置的泄漏。由于液壓油的粘度隨著溫度的升高而降低,油膜厚度相應(yīng)減小,所以液壓設(shè)備在低溫下啟動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)的泄漏較大,隨著運(yùn)動(dòng)過(guò)程中因各種損失引起溫度升高,泄漏量有逐漸降低的趨勢(shì)。
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