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  三、常用密封件

   除间隙密封外,密封都是利用密封件使偶合面间的间隙控制在工作介质能通过的最小间隙之下。该最小间隙取决于工作介质的压力、粘度、分子量等。
   接触式动密封中的压型密封,是通过由预压缩力和介质压力产生的压紧力,在密封件与偶合面之间形成接触压力,介质压力愈高,接触压力愈大,使密封件与耦合面紧密贴合,以阻塞泄漏通道,达到自密封。而自封式自紧型密封,则是利用密封件自身变形所产生的反压力也随介质压力的增加而增大, 从而达到自密封。
   本章介绍常用的O形、Y形和V形密封圈的主要性能、密封原理及其应用。
        三(1)、 O型密封圈
     1. 主要性能
   O形密封圈是一种截面为圆形的橡胶圈,如图5-1所示。其材料主要为丁腈橡胶或氟橡胶。O形密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。它主要用于静密封和往复运动密封。
          
   其使用速度范围一般为0.005~0.3m/s。用于旋转运动密封时,仅限于低速回转密封装置。如液压挖掘机的中央回转接头的分配阀动密封机构。一般O形密封圈在旋转运动密封装置中使用较少。
   O形密封圈与其他形式密封圈比较,具有以下优点:
 1)结构小巧,装拆方便。
 2)静、动密封均可使用。
 3)动摩擦阻力比较小。
 4)使用单件O形密封圈,可对两个方向起密封作用。
 5)价格低廉。
   但是,当设备闲置时间过久而再次起动时,O形密封圈的摩擦阻力会因其与密封副耦合面的粘附而陡增,并出现蠕动现象。
      2. 用于静密封时的密封原理
   O形密封圈装入密封槽后,其界面承受接触压缩应力而产生变形.
   当没有介质压力时,密封圈在自身的弹性力作用下,对接触面产生一个预接触应力Po,如图5-2a所示。
                 
   而当容腔内充入有压力的介质后,则在介质压力p的作用下,O形密封圈发生位移,移向低压侧,且其弹性变形进一步加大,填充和封闭了密封间隙δ。此时,作用于密封副偶合面的接触压力上升为p0+p=pm,从而大大增加了密封效果,如图5-2b所示。
  当容腔内的介质卸压后(p=0),则由于O形密封圈仍具有初装时的预接触应力p0,故仍能保证密封性能。此即所谓O形密封圈的自密封作用。
      3. 用于往复运动密封时的密封原理
   O形密封圈在往复运动滑移面上的接触情况,如图5-3所示。此时O形密封圈的动密封作用主要还是依靠其预压缩和加压后作用于耦合面上的接触应力,且由于O形密封圈自身的弹性而具有磨损后自动补偿的能力。
    
   此外,还存在其他复杂情况 :
   当用于液体介质密封时,由于液体的压力、粘度及运动速度等因素的作用,沿滑移面和密封件间形成一层粘附力极强的边界层液体膜,如图5-3a所示。这层液体薄膜始终存在着,它亦起一定的密封作用。
   当滑移面向外伸出时,液体膜随之一起探出,如图5-3b所示。
   当滑移面缩回时,液体膜则被密封件阻留于外侧。随着滑移面往复次数的增加,阻留于密封件外侧的液体膜日渐增厚,最后形成液滴,从滑移面滴下(见图5-3c)。这就是O形密封圈用于往复运动密封时会产生泄漏的原因。
   因此,O形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中。
     4. 应用
   O形密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用,如图5-4所示。
       
   O形密封圈良好的密封效果很大程度上取决于O形密封圈尺寸与沟槽尽寸匹配的正确性,世界各国的标准对此都有较严格的规定。

   密封装置设计时若O形密封圈的压缩量选择过小,或加工沟槽时公差波动使压缩量趋小,装配后就会引起泄漏;如果压缩量选择过大,或加工沟槽时公差波动使压缩量趋大,则会导致O形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。

   同样,若装配后O形密封圈拉伸过度,也会因其过早老化而引起密封装置泄漏。
   O形密封圈的拉伸量α和压缩率εc可按下列公式计算:
      
   O形密封圈的拉伸量和压缩率的选用范围,见表5-5。
     
   O形密封圈安装沟槽的宽度为O形密封圈直径的1.3~1.5倍,即b=1.3~1.5d2。静密封时,压缩量较大,应取大值;往复动密封时,应取小值,旋转动密封时,取b=1.05~1.1d2,并应考虑摩擦生热引起密封圈内径收缩,从而影响密封质量的问题 。
   当被密封的介质工作压力较高时,O形密封圈会因产生弹性变形而被挤进密封耦合面间的缝隙 ,引起密封圈破坏。
   解决方法:
   当动密封工作压力超过7MPa或静密封工作压力大于32MPa时,应在O形密封圈低压侧安置挡圈;若双向交替受介质压力,则于密封圈两侧各加一个挡圈,如图5-6所示。
       
   在经常承受脉冲压力的密封装置中,也应采用挡圈,以防止密封圈异常损耗。挡圈的材料一般为聚四氟乙烯树脂,或尼龙1010和尼龙6等。

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