标准结构篇:2)O型橡胶密封圈
本章目的:设计出符合行业要求的O型橡胶密封圈,不必再为一而再,再而三的测试漏水而烦恼。
1.前言
O型橡胶密封圈,简称O型圈,是密封圈的一种,也是最有代表性的标准结构件。顾名思义,它的目的在于密封。密封设计目标是可靠性目标的一部份。
相对于其他的密封件,O型圈的好处有:
1)适用的范围广泛
机械各子行业,从玩具类到航空航天,及其多种密封形式:静态密封、动态密封等,都能采用O型圈。(虽然针对某些特殊情况,可以有更好的密封方法,如矩形密封圈针对静态密封的一部分情况)因为其运用的历史较长,质量稳定性有一定的保障(FMEA的频度判断准则看看),特别是高要求的IP68,IP69K的防水防尘等级,这种传统的密封方式的可靠性远超其他的密封方式。而且能避开大多数的专利要求。
2)制造安装要求简单。
现有的行业制造技术完全能够满足密封圈的制作,而且花费不高。质量稳定性也好,不像超声波焊接类的密封结构,常常和昂贵的仪器有关,焊接的质量不能得到保障。
O 型密封圈的质量是防止系统中因气体和液体的密封失效而造成产品“跑、冒、滴、漏”现象的关键因素。所以在苛刻的实验要求下,对密封圈的设计也越来越严谨。但很多工程师或公司却没有意识到这种变化,O型圈的设计也是采用一种随便的态度。比如:测试漏水就把O型圈加粗一些,或挑选几个测试合格的产品,把问题拖到量产上去。对设计而言,这是一种错误的解决问题的方法。(本质并不能解决问题就是了)
实际上,O型圈是一种非常成熟的结构,只要按照标准结果的设计方法,不盲目去创新(不是说创新不好),也不随意的对待,是很容易达到实验要求的,哪怕这些要求很苛刻。
具体方法如下。
2.O型橡胶密封圈设计流程
密封圈的结构可以算是典型的标准特征了,所以按照总章的流程设计即可。
1)设计要求的明确与分析;(针对事物的问题所在)
2)对症选用合适标准和文档资料;
3)照章办事;
4)专业化的表现;
5)特征优化:书面形式的上升空间;
6)平时的积累,为第二步做准备。
2.1 设计要求的明确与分析(针对事物的问题所在)
2.2 对症选用合适标准和文档资料
2.2.1 选用合适结构的密封圈
2.2.2 选用此种密封圈对应的标准
2.3 照章办事
2.3.1 耐心解读标准
2.3.2 作图
选用O形圈时一定要考虑橡胶的硬度,对于一般使用场合,通常我们推荐使用硬度为70度,因为在70度时材料便可以获得较佳的综合性能。
对于在高压环境中使用时,一般的70度材质比较容易挤出。但是采用硬度超过邵氏85度在动态环境中会很少获得成功,因为硬度髙的材料不容易跟随密封表面(如缸体壁)的粗糙度或变形。利用低硬度的O形圈的耐磨性和抗髙压的挡圈,就能获得非常好的密封性能。
一般会给出:邵氏70度,±4°的公差。(这个可以再询问一下特定的供应商确认)
(1)O 形圈应避免存放在阳光直射、潮湿及空气不流通的地方,以防止 O 形圈加速老化,存放 O 形圈的适宜温度为 0-20℃,适宜的空气湿度为 70%以上。另外,还应避免辐射、烟雾、昆虫、啮齿类生物、灰尘、砂粒、机械损伤等破坏。
(2)O 形圈存放处必须距热源 1 米以上,不允许同酸、碱、溶剂及油脂等液体、气体接触。存放时不允许使用任何产生臭氧的装置。
(3)不允许受压、拉伸或其他变形形式,不允许用细绳,铁丝等将制品穿栓悬挂起来。
(4)O形圈一般用塑料袋装,有效保管期为 2-3 年。
这些可以标注在O型圈的图纸上。
2.3.3 计算书
2.4.专业化的表现
2.5 特征优化:书面形式的上升空间;
以书面形式表达密封圈的优化设计方法,可以写在计算书中。
2.6 平时的积累,为第二步做准备
3.密封圈常用损坏情况
这里追加3种密封圈损坏的情况,其他的可见作者给出的资料。
记住,O型圈的设计不是漏水增加直径就行了的,因为有压坏的可能。O型圈的设计也是不能随便对待的。
1)过度压缩
描述:密封件接触表面呈平面变形,并可能伴随裂纹。
造成原因:设计不合理:没有考虑到材料由于热量及化学介质引起的变形,或由于压力过大引起。
解决方法:沟槽的设计应考虑到材料由于温度及化学介质引起的变形。
2)挤出
描述:密封件有粗糙破损的边缘,一般通常在压力低的一侧。
造成原因:间隙过大;压力过大;材料硬度或弹性太低;沟槽空间太小;间隙尺寸不规则;沟槽边角过于锋利;密封件尺寸不合适。
解决方法:降低间隙尺寸,选用更高硬度或弹性的材料,合理的沟槽设计。
3)永久压缩变形
描述:密封件接触表面呈现平面永久变形。
造成原因:压力过大;温度过高;材料没有完成硫化处理;材料本身永久变形率过高;材料在化学介质中过度膨胀。
解决方法:选择低变形率的材料;合适的沟槽设计;确认材料与介质相容。
4.后话
5.O型橡胶密封圈章节对应的资料
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