اصل آب بندی حلقه O-

O-حلقه، که به عنوان O-حلقه شناخته می‌شود، یک حلقه لاستیکی با مقطع دایره‌ای- است. حلقه O{4}} پرمصرف ترین آب بندی در سیستم های هیدرولیک و پنوماتیک است.

حلقه O{0}} خاصیت آب بندی خوبی دارد، می تواند برای آب بندی استاتیک استفاده شود، همچنین می تواند برای آب بندی رفت و برگشتی استفاده شود. نه تنها می توان از آن به تنهایی استفاده کرد، بلکه جزء اصلی بسیاری از دستگاه های آب بندی ترکیبی است. کاربردهای وسیعی دارد. اگر ماده به درستی انتخاب شود، می تواند شرایط مختلف حرکت را برآورده کند و فشار کاری می تواند از خلاء 1.333×10^5Pa تا فشار بالا 400MPa باشد. محدوده دما از -60 درجه تا 200 درجه است.

در مقایسه با سایر انواع آب بندی، حلقه O{0}} دارای ویژگی های زیر است:

1) اندازه ساختار کوچک، نصب راحت و جداسازی قطعات.

2) می توان از مهر و موم های استاتیک و دینامیک استفاده کرد و هنگام استفاده به عنوان آب بند استاتیک تقریباً هیچ نشتی وجود ندارد.

3) استفاده از یک حلقه O-اثر آب بندی دو طرفه را ایجاد می کند.

4) مقاومت اصطکاک دینامیکی کوچک است.

5) قیمت پایین

O- حلقه مهر و موم اکستروژن است. اصل کار یک مهر و موم اکستروژن تکیه بر تغییر شکل الاستیک مهر و موم است که باعث فشار تماس بر روی سطح تماس آب بندی می شود. فشار تماس بیشتر از فشار داخلی محیط مهر و موم شده است و نشتی ندارد و بالعکس. هنگامی که برای آب بندی استاتیک و آب بندی دینامیکی استفاده می شود، علت و روش محاسبه فشار تماس سطح تماس آب بندی متفاوت است و نیاز به توضیح جداگانه دارد.

1. اصل آب بندی برای آب بندی استاتیک

حلقه O- بیشترین استفاده را در آب بندی استاتیک دارد. اگر به درستی طراحی و استفاده شود، حلقه O-می تواند بدون نشتی در مهر و موم استاتیک به آب بندی مطلق برسد.

پس از بارگذاری حلقه O- در شیار آب بندی، بخش آن تحت تنش فشاری تماسی قرار می گیرد که تغییر شکل الاستیک ایجاد می کند.

فشار تماس اولیه مشخصی Po روی سطح تماس ایجاد می شود. حتی اگر فشار متوسطی وجود نداشته باشد یا فشار بسیار کم باشد، حلقه O- را می توان با نیروی کشسانی خود آب بندی کرد. هنگامی که یک محیط تحت فشار داخل حفره پر می شود، تحت تأثیر فشار متوسط، حلقه آب بندی O{2}}شکل جابجا می شود و به سمت فشار پایین حرکت می کند، در حالی که تغییر شکل الاستیک آن بیشتر افزایش می یابد، و شکاف پر و آب بندی δ. در این زمان، فشار تماس در سطح جفت جفت آب بندی تا Pm افزایش می یابد:

Pm=Po+Pp

در فرمول، Pp -- فشار تماس (0.1MPa) از طریق حلقه O به سطح تماس منتقل می شود.

Pp=K*P

K - ضریب انتقال فشار، برای لاستیک O-حلقه، K=1;

P - فشار مایع مهر و موم شده (0.1MPa).

Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. مشاهده می شود که تا زمانی که فشار اولیه در O-رینگ وجود دارد، می توان به آب بندی مطلق بدون نشتی دست یافت. این بستگی به فشار خود محیط برای تغییر حالت تماس حلقه O برای دستیابی به ماهیت آب بندی دارد که به آن خود{4}}آب بندی می گویند.

در تئوری، حتی اگر تغییر شکل تراکم صفر باشد، می توان آن را تحت فشار روغن آب بندی کرد، اما در عمل، حلقه O{0}} ممکن است هنگام نصب خارج از مرکز باشد. بنابراین، پس از بارگذاری حلقه O- در شیار آب بندی، مقطع آن به طور کلی در معرض 7%-30% تغییر شکل فشاری قرار می‌گیرد. مهر و موم استاتیک مقدار نرخ تراکم بیشتری را می گیرد و مهر و موم پویا مقدار نرخ تراکم کمتری را می گیرد. این به این دلیل است که لاستیک مصنوعی در دماهای پایین فشرده می شود، بنابراین برای جبران انقباض در دمای پایین، باید مقدار قبل از فشرده سازی O-ring سیل استاتیک در نظر گرفته شود.

2. اصل آب بندی برای آب بندی با حرکت رفت و برگشتی

در چرخش هیدرولیک، قطعات و سیستم های پنوماتیک، آب بندی رفت و برگشتی یکی از رایج ترین الزامات آب بندی است. آب بندی های رفت و برگشتی بر روی پیستون های سیلندر قدرت و بلوک های سیلندر، سرسیلندرهای مداخله ای پیستون و انواع شیرهای کشویی استفاده می شود. شکاف توسط یک میله استوانه ای و یک سوراخ استوانه ای شکل می گیرد و میله به صورت محوری در سوراخ استوانه ای حرکت می کند. عمل آب بندی نشت محوری سیال را محدود می کند.

هنگامی که به عنوان مهر و موم حرکت رفت و برگشتی استفاده می شود، جلوه{0}}اثر آب بندی و خود{1}}اثر آب بندی حلقه O- مانند مهر و موم استاتیک است و به دلیل خاصیت ارتجاعی خود حلقه O-، می تواند به طور خودکار پس از سایش جبران شود. با این حال، هنگامی که محیط مایع آب بندی می شود، به دلیل سرعت حرکت میله، فشار مایع و ویسکوزیته، وضعیت پیچیده تر از مهر و موم استاتیک است.

هنگامی که مایع تحت فشار است، مولکول های مایع با سطح فلز برهمکنش می کنند و مولکول های قطبی موجود در روغن به طور دقیق و منظمی روی سطح فلز قرار می گیرند و یک لایه نفتی لایه مرزی قوی بین سطح لغزش و مهر و موم تشکیل می دهند و چسبندگی زیادی به سطح لغزش ایجاد می کنند. فیلم مایع همیشه بین مهر و موم و سطح حرکت رفت و برگشتی وجود دارد. همچنین نقش آب بندی خاصی را ایفا می کند و روانکاری سطح آب بندی متحرک بسیار مهم است.

اما برای نشتی بد است. با این حال، هنگامی که شفت رفت و برگشتی بیرون کشیده می شود، فیلم مایع روی شفت همراه با شفت بیرون کشیده می شود. به دلیل عمل پاک کردن آب بند، هنگامی که محور رفت و برگشتی جمع می شود، فیلم مایع توسط عنصر آب بندی مسدود می شود تا در خارج بماند. با افزایش تعداد ضربات رفت و برگشتی، مایع بیشتری در بیرون مسدود می شود و در نهایت قطرات روغن تشکیل می شود که نشت دستگاه آب بندی رفت و برگشتی است. از آنجایی که ویسکوزیته روغن هیدرولیک با افزایش دما کاهش می‌یابد و ضخامت لایه روغن کاهش می‌یابد، نشتی در ابتدای حرکت زمانی که تجهیزات هیدرولیک در دمای پایین راه‌اندازی می‌شود بیشتر است و با افزایش دما به دلیل تلفات مختلف در حین حرکت، نشتی به تدریج کاهش می‌یابد. حلقه O{5}}به عنوان یک مهر و موم رفت و برگشتی، ساختار فشرده و اندازه کوچک می تواند قیمت قطعات را کاهش دهد.

عمدتاً در:

1) در قطعات هیدرولیک کم فشار، معمولاً به یک ضربه کوتاه و فشار متوسط ​​حدود 10 مگاپاسکال محدود می شود.

2) شیر کشویی هیدرولیک با قطر کوچک، کورس کوتاه و فشار متوسط{1}.

3) شیر کشویی پنوماتیک و سیلندر پنوماتیک.

4) به عنوان یک الاستومر در یک دستگاه آب بندی رفت و برگشتی ترکیبی.

حلقه O-به عنوان آب بند رفت و برگشتی برای کاربردهای با قطر کوچک، ضربه کوتاه، فشار متوسط ​​و کم، سیلندر پنوماتیک، شیر کشویی پنوماتیک و سایر اجزای رفت و برگشتی مناسب است. در قطعات هیدرولیک، حلقه O{2}} به عنوان مهر و موم دینامیکی اصلی استفاده می شود که عموماً محدود به فشار کوتاه و فشار متوسط ​​و کم حدود 10 مگاپاسکال است.

حلقه های O برای استفاده به عنوان مهر و موم های رفت و برگشتی با سرعت بسیار پایین و به تنهایی به عنوان مهر و موم های رفت و برگشتی فشار بالا مناسب نیستند. این عمدتاً به این دلیل است که اصطکاک در این شرایط زیاد است که منجر به خرابی زودرس آب بندی می شود. در هر نوع کاربرد، لازم است با توجه به داده های رتبه بندی شده یا ظرفیت مهر و موم استفاده شود و به درستی مونتاژ شود تا عملکرد رضایت بخشی حاصل شود.

3. مهر و موم برای حرکت چرخشی

در آب بندی های چرخشی معمولاً از روغن استفاده می شود

مهر و موم مکانیکی. با این حال، فشار مهر و موم روغن کم است، و در مقایسه با حلقه O، بسیار بزرگ و پیچیده است، و فرآیند ضعیف است. اگر چه مهر و موم های مکانیکی را می توان برای فشار بالا (40 مگا پاسکال)، سرعت بالا (50 متر بر ثانیه) و دمای بالا (400 درجه) استفاده کرد، ساختار پیچیده تر، عظیم تر و هزینه بالا است و فقط برای برخی از ماشین آلات و تجهیزات سنگین مانند صنایع نفت و شیمیایی مناسب است.

مشکل اصلی حلقه های O- برای حرکت چرخشی اثر حرارتی ژول است. اثر حرارتی ژول در تماس بین شافت دوار با سرعت بالا و حلقه O- گرمای اصطکاک ایجاد می‌کند و گرمای تولید شده باعث می‌شود دمای این قسمت‌های تماس به طور مداوم افزایش یابد و مواد لاستیکی به طور جدی در اثر گرما تغییر شکل داده و تراکم و ازدیاد طول تغییر کند. گرمایش همچنین پیری مواد آب بندی را تسریع می کند و عمر مفید حلقه های O- را کاهش می دهد. به لایه روغن آب بندی آسیب می رساند و در نتیجه پدیده قطع شدن روغن- رخ می دهد و سایش آب بند را تسریع می کند.

بر اساس وضعیت فوق، حلقه‌های O-در سال‌های اخیر به طور گسترده و عمیق مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. برای جلوگیری از اثر حرارتی ژول، نکته کلیدی انتخاب صحیح پارامترهای ساختاری حلقه O- با توجه به عملکرد لاستیک، عمدتاً مقاومت کششی و نرخ تراکم حلقه O- است. طبق آزمایش، حلقه O{5}} طوری طراحی شده است که قطر داخلی برابر یا کمی بزرگتر از قطر شفت چرخان داشته باشد، معمولاً 3٪ تا 5٪. هنگام نصب حلقه O{9}} از جهت شعاعی داخلی فشرده می شود و فشرده سازی برش نیز کوچکتر، معمولاً حدود 5٪ طراحی شده است. علاوه بر این، سعی کنید از مواد آب بندی استفاده کنید که کمتر تحت تأثیر گرما قرار می گیرند و مشکل اتلاف گرما را در نصب حلقه O{12}}به طور کامل در نظر بگیرید. به این ترتیب، وضعیت کار حلقه O{14}} بسیار بهبود می‌یابد و می‌توان آن را با حداکثر سرعت 4 متر بر ثانیه روی آب‌بندی محور چرخان اعمال کرد.

در سال‌های اخیر، لاستیک‌های فلوئور مقاوم در برابر حرارت-و لاستیک پلی‌اورتان مقاوم در برابر سایش-وجود داشته‌اند، و اثر حرارتی ژول اجزای لاستیکی بهتر درک شده است. و برای حل این مشکل، یک ساختار آب بندی O{3}}حلقه ای جدید طراحی شده است، به طوری که حلقه O{4}}بهتر اعمال شود و حرکات چرخشی با سرعت بالا-با فشار بالا انجام شود.

به دلیل اندازه کوچک، ساختار ساده، هزینه کم، عملکرد فرآیند خوب و دامنه کاربرد وسیع، حلقه O-به طور گسترده در دستگاه های آب بندی دوار استفاده می شود.