密封圈的压缩性和回弹性
密封圈的性能包括压缩回弹性能、蠕变松弛性能、力学性能和耐高温性能等,密封圈性能的好坏直接决定装置的密封性能。
密封圈的压缩性是指受到预紧力后密封圈厚度改变的难易程度,取决于密封圈材料的弹性。密封圈压缩性越大,越容易变形。密封圈良好的压缩性能是保证密封圈与零件表面形成初始密封的基本条件。密封圈的回弹性是指当压缩载荷卸除后,密封圈厚度的回复量。由于介质工作压力的作用,会导致密封间隙增大,使密封圈上的压紧力减小,进而造成连接密封性能下降,甚至产生泄漏。所以,密封圈必须具有一定的回弹能力,以补偿密封面之间的分离间隙,密封圈的回弹性往往比压缩性更具重要性。
0形密封圈及密封结构
0形密封圈是一种断而为圆形的橡胶圈,简称0形圈,是工业中使用最为普遍的密封元件,结构简单、尺寸紧凑、密封性好、成本低。最早的0形密封圈以天然橡胶制成,在下水道管接头处使用,1940年,耐油性良好的丁腈橡胶和耐候性能良好的氯丁橡胶相继研制成功,用它制成的0形圈被广泛用于煤气、油品和大部分化学品的密封。在第二次世界大战中,丁腈橡胶0形圈用于飞机的高压液压操纵系统。O形密封圈适用于各种介质、温度和压力的要求,广泛应用于液压气动系统,以及泵类、风机、压气机、搅拌机、石油化工机械等领域。
0形密封圈属于典型的挤压型结构形式,在各种挤压型密封结构中最简单,应用也最广。它在真空设备、液压及空压系统的密封中得到广泛应用,也作为其他动密封(如机械密封、浮动环密封等)的重要辅助零件,还可作为容器法兰、管道法兰等接头部位的静密封件使用。
O形密封圈的压缩率
压缩率过小,会使密封件能下降,容易引起液压系统泄漏;而压缩率过大,会增大运动阻力和密封圈的磨损。O形密封圈通常推荐使用的压缩变形率低为8%,高为30%,对特殊要求的低摩擦的场合,较低可取5%。当密封表面化糙度欠佳时,高可取到40%。一般来说,对于静密封、往复运动密封和回转运动密封的0形密封圈,其压缩率应分别控制到15%~25%、10%~20%和5%~10%的范围内,才能取得满意的密封效果。而用于气动密封时,压缩率通常取5%~6%。
旋转轴用0形密封圈,必须考虑焦耳效应,即橡胶在拉伸状态下受热会剧烈收缩。如果0形圈的内径比轴径小,O形圈在轴上处于拉伸状态。当轴旋转时,轴与0形圈的内表面摩擦生热,使处于拉伸状态的0形圈产生收缩,对旋转轴进一步抱紧。而对轴抱得越紧,产生的摩擦热越多;摩擦热越多,则对轴抱得越紧。如此恶性循环下去,则将引起导热性能极差的橡胶0形圈烧坏。为了排除该影响,O形圈在旋转轴上不允许呈拉伸状态。设计标准中通常取旋转运动用的0形圈的内径比轴径大3%~5%,并使0形圈的外径具有3%~8%的压缩率。要求0形圈的内径比轴径大,这是0形圈在旋转轴上应用的设计原则。