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液压气动系统用橡胶密封制品
液压气动系统用的橡胶密封制品主要包括O型橡胶密封圈、旋转轴唇形密封圈和往复运动橡胶密封圈。O型橡胶密封圈是流体动力系统中*常用的橡胶密封制品,它结构简单、安装方便、密封效果也比较好,因此应用广泛、产量大。已经形成了比较完善的尺寸系统和公差以及外观检验规范,正确选择O型圈的尺寸和公差以及确保O型圈的外观质量是保证液压气动系统与元件正常可靠工作的关键环节。ISO 3601-1规定的是其尺寸系列和公差,ISO 3601-3规定的是其外观质量检验规范,欧盟、日本以及美国等*国家的尺寸系列和公差以及外观检验规范与*都有很好的一致性。我国也分别修改和等同采用以上两项*GB/T 3452.1-2005和GB/T 3452.2-2007,但是仅仅有尺寸公差和外观质量还远远不够考核O型圈的质量要求,由于O型圈的应用场合不同、接触的介质和性质不同,对材料的要求时各不相同的,目前ISO/TC 131/SC 7正在制定不同应用场合下的弹性体材料性能要求的国际标砖(为新工作项目建议阶段),但*的发布还需要时日,为了满足不同应用场合下对材料的不同要求,我国也对相应的弹性体材料制定化工行业标准。
GB/T 3456.2-2005《液压气动用O型橡胶密封圈 *部分:尺寸系列及公差》规定了液压气动系统用O型橡胶密封圈的尺寸系列和公差,是修改采用ISO 3601-1:2002制定的,与ISO3601-1:2002相比,GB/T 3452.1-2005增加了若干尺寸规格。该尺寸系列和公差包括用于液压气动的O型橡胶密封圈的内径、线径、公差和尺寸标示代号,适用于一般用途(G系列)和航空及类似的应用。如有适当的加工方法,该标准规定的尺寸和公差适用于任何一种合成橡胶材料。
O型圈填料在橡胶产品中的一般要求
橡胶工业大量使用填料作配合剂,其用量仅次于橡胶耗用量。补强填料用于橡胶,不仅能提高橡胶制品的强度,而且能改善胶料的加工性能,并赋予制品良好的*耗、耐撕裂、耐热、耐寒、耐油等多种性能,可延长制品的使用寿命。非补强填料用于橡胶,主要起填充增容作用,某些品种也兼有隔离、脱模或着色的作用。
橡胶产品对填料的一般要求 :
(1)补强填料粒子表面要有强的化学活性,能与橡胶产生良好的结合,能改善硫化胶的力学性能、耐老化性能和粘合性能。非补强填料粒子表面呈化学惰性,和橡胶不产生化学结合,不影响硫化胶的力学性能及耐候性、耐酸碱性和耐水性。
(2)有较高的化学纯度,细度要均匀,对橡胶有良好的湿润性和分散性。
(3)不易挥发,无臭、无味、无毒,有较好的贮存稳定性。
(4)用于白色、浅色和彩色橡胶制品的填料,还要求不污染,不变色。
(5)价廉易得。
O型圈设计的两个参考原则
1、压缩率W:
通常用:W= (do-h)/do%表示,其中do表示O型圈在自由状态下的截面直径(mm);h表示O型圈槽底与被密封表面的距离,即压缩后的截面高度(mm)。在选取压缩率时,以下三个方面的因素应给以重视:(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。
一般静密封压缩率大于动密封,但其极值应小于30%。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%;平面密封装置取W=15%~30%。动密封分为三种情况:
a.往复运动密封一般取W=10%~15%。
b.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%。
c.低摩擦运动用,为了减小摩擦阻力,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,允许的大膨胀率为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型圈,或对给定的压缩变形率予以修正。压缩变形的具体数值,一般情况下,各国都根据自己的使用经验制订出标准或给出推荐值。
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。与压缩率不同,拉伸量的大小对密封性能和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致安装困难,同时也会因截面直径do发生变化而使压缩率降低,以致引起泄漏。拉伸量:α=(d+do)/(d1+do)式中d——轴径(mm);d1——O形圈的内径(mm);do——O形圈的截面直径(mm)。
接触宽度:装入密封沟槽后,其横截面产生压缩变形。变形后的宽度及其与轴的接触宽度都和密封性能和使用寿命有关,其值过小会使密封性受到影响;过大则增加摩擦,产生摩擦热,影响寿命。变形后的宽度BO(mm)与O型圈的压缩率W和截面直径dO有关,可用下式计算:BO={1/(1-W)-0.6W}dO (W取10%~40%);O型圈与轴的接触面宽度b(mm)也取决于W和dO:b=( 4W2+0.34W+0.31)dO ( W取10%~40%)。对摩擦力限制较高的密封,如气动密封、液压伺服控制元件密封,可据此估算摩擦力。
影响O型圈密封性能好坏的影响因素
影响O型圈密封性能好坏的因素有很多的,其中压力是影响密封件好坏的一个重要原因,压力的高低,压力循环周期变化的长短,对密封件损坏(如挤出)有很大的影响。压力越高,其它的因素对密封件的性能影响越大,如温度,速度,密封件的材料,活塞和缸筒之间的间隙,活塞和缸头之间的间隙。还有就是温度和摩擦力,对一种密封件材料的*高使用温度和低使用温度进行描述是比较困难的,因为这是一系列因素综合影响的结果。对于活塞和活塞杆的工作温度都不同,要对它们进行区别选择。还有一个就是密封件产品表面粗糙度,表面的特性,压力,介质,温度,密封件的材料,密封件的型式和运动速度等这些都是影响O型圈的因素。油缸活塞和活塞杆表面的特性对密封件的寿命有着非常大的影响