Уплотнительное-кольцо, называемое уплотнительным-кольцом, представляет собой резиновое кольцо с круглым-сечением. Уплотнительное кольцо — наиболее широко используемое уплотнение в гидравлических и пневматических системах.
Уплотнительное кольцо -обладает хорошими герметизирующими свойствами, может использоваться для статического уплотнения, а также для возвратно-поступательного уплотнения; Его можно использовать не только отдельно, но и в качестве основного компонента многих комбинированных герметизирующих устройств. Он имеет широкий спектр применения. Если материал выбран правильно, он может удовлетворить требования различных условий движения, а рабочее давление может составлять от вакуума 1,333 × 10 ^ 5 Па до высокого давления 400 МПа; Диапазон температур от -60 градусов до 200 градусов.
По сравнению с другими типами уплотнений уплотнительное кольцо -имеет следующие характеристики:
1) Небольшой размер конструкции, удобная установка и разборка.
2) Можно использовать статические и динамические уплотнения, при использовании в качестве статических уплотнений утечки практически отсутствуют.
3) Использование одного уплотнительного-кольца обеспечивает двусторонний-эффект уплотнения.
4) Динамическое сопротивление трению невелико.
5) Низкая цена.
Уплотнительное кольцо — экструзионное уплотнение; Основной принцип работы экструзионного уплотнения заключается в использовании упругой деформации уплотнения, вызывающей контактное давление на контактную поверхность уплотнения. Контактное давление превышает внутреннее давление уплотняемой среды, утечка отсутствует, и наоборот. При использовании статического и динамического уплотнения причина и метод расчета контактного давления уплотняющей контактной поверхности различны и требуют отдельного объяснения.
1. Принцип статического уплотнения.
Уплотнительное-кольцо наиболее широко используется в статической герметизации. При правильном проектировании и использовании уплотнительное кольцо может обеспечить абсолютную герметизацию без утечек в статическом уплотнении.
После загрузки уплотнительного кольца в канавку уплотнения его секция подвергается контактному сжимающему напряжению, вызывающему упругую деформацию.
На контактной поверхности создается определенное начальное контактное давление Po. Даже если среднего давления нет или давление очень мало, уплотнительное кольцо можно герметизировать за счет собственной упругой силы; При заполнении полости средой под давлением под действием давления среды уплотнительное кольцо О-образной формы смещается и перемещается в сторону низкого давления, при этом его упругая деформация еще больше увеличивается, а зазор заполнения и уплотнения δ. В это время контактное давление на поверхности соединения уплотнительной пары возрастает до Pm:
Пм=Po+Pp
В формуле Pp-- контактное давление (0,1МПа), передаваемое на контактную поверхность через уплотнительное кольцо.
Пп=К*П
K - коэффициент передачи давления, для резинового уплотнительного кольца, K=1;
P -- Давление герметичной жидкости (0,1 МПа).
Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. Видно, что пока в уплотнительном кольце существует начальное давление, можно достичь абсолютной герметизации без утечек. Это зависит от давления самой среды, вызывающего изменение состояния контакта уплотнительного кольца для достижения характера уплотнения, которое называется само-уплотнением.
Теоретически, даже если деформация сжатия равна нулю, его можно герметизировать под давлением масла, но на практике уплотнительное кольцо при установке может оказаться эксцентричным. Таким образом, после того как уплотнительное-кольцо загружается в уплотнительную канавку, его поперечное-сечение обычно подвергается деформации сжатия на 7%-30%. Статическое уплотнение принимает большее значение степени сжатия, а динамическое уплотнение — меньшее значение степени сжатия. Это связано с тем, что синтетический каучук сжимается при низких температурах, поэтому следует учитывать величину предварительного сжатия уплотнительного кольца статического уплотнения, чтобы компенсировать его низкотемпературную усадку.
2. Принцип уплотнения возвратно-поступательного движения.
В гидравлическом вращении, пневматических компонентах и системах возвратно-поступательное уплотнение является одним из наиболее распространенных требований к уплотнению. Поступательно-поступательные уплотнения используются на поршнях и блоках цилиндров силовых цилиндров, головках цилиндров с поршневым вмешательством и всех типах золотниковых клапанов. Зазор образован цилиндрическим стержнем и цилиндрическим отверстием, причем стержень перемещается в осевом направлении в цилиндрическом отверстии. Уплотняющее действие ограничивает осевую утечку жидкости.
При использовании в качестве уплотнения возвратно-поступательного движения эффект предварительного-уплотнения и самоуплотняющего-эффекта уплотнительного кольца - такой же, как и у статического уплотнения, а благодаря эластичности самого уплотнительного кольца оно может автоматически компенсировать износ после износа. Однако при герметизации жидкой среды ситуация сложнее, чем при статическом уплотнении, из-за скорости движения штока, давления жидкости и вязкости.
Когда жидкость находится под давлением, молекулы жидкости взаимодействуют с поверхностью металла, а полярные молекулы, содержащиеся в масле, плотно и аккуратно располагаются на поверхности металла, образуя прочную масляную пленку пограничного слоя между поверхностью скольжения и уплотнением и обеспечивая отличную адгезию к поверхности скольжения. Жидкая пленка всегда существует между уплотнением и поверхностью возвратно-поступательного движения; он также играет определенную роль уплотнения, и смазка подвижной уплотняющей поверхности очень важна.
Но это плохо для утечки. Однако при вытягивании возвратно-поступательного вала пленка жидкости на валу вытягивается вместе с валом. Благодаря очищающему действию уплотнения, когда возвратно-поступательный вал втягивается, пленка жидкости блокируется уплотнительным элементом и остается снаружи. С увеличением количества возвратно-поступательных ходов снаружи блокируется больше жидкости и, наконец, происходит образование капель масла, что является негерметичностью возвратно-поступательного уплотнительного устройства. Поскольку вязкость гидравлического масла уменьшается с повышением температуры и соответственно уменьшается толщина масляной пленки, утечка в начале движения увеличивается, когда гидравлическое оборудование запускается при низкой температуре, и утечка имеет тенденцию постепенно уменьшаться по мере повышения температуры из-за различных потерь во время движения. Уплотнительное -кольцо в качестве возвратно-поступательного уплотнения, компактная конструкция и небольшой размер позволяют снизить цену компонентов.
В основном используется в:
1) В гидравлических компонентах низкого-давления обычно ограничивается коротким ходом и средним давлением около 10 МПа.
2) Гидравлический золотниковый клапан малого диаметра, короткого хода и среднего-давления.
3) Пневматический золотниковый клапан и пневматический цилиндр.
4) В качестве эластомера в комбинированном возвратно-поступательном уплотнительном устройстве.
Уплотнительное кольцо в качестве уплотнения возвратно-поступательного движения наиболее подходит для применений малого диаметра, короткого хода, среднего и низкого давления, пневматических цилиндров, пневматических золотниковых клапанов и других компонентов, совершающих возвратно-поступательное движение. В гидравлических компонентах уплотнительное кольцо используется в качестве основного динамического уплотнения, которое обычно ограничивается коротким ходом и средним и низким давлением около 10 МПа.
Уплотнительные-кольца не подходят для использования в качестве возвратно-поступательных уплотнений для очень низкой-скорости и поршневых уплотнений для высокого-давления. Это главным образом связано с тем, что трение в этом состоянии велико, что приведет к преждевременному выходу уплотнения из строя. В любом типе применения необходимо использовать уплотнение в соответствии с номинальными данными или емкостью и правильно собирать его для получения удовлетворительных характеристик.
3. Уплотнение для вращательного движения.
В уплотнениях вращательного движения обычно используется масло.
Уплотнение и механическое уплотнение. Однако давление сальника низкое, и по сравнению с уплотнительным кольцом оно слишком большое и сложное, а процесс некачественный. Хотя механические уплотнения можно использовать при высоком давлении (40 МПа), высокой скорости (50 м/с) и высокой температуре (400 градусов), их конструкция более сложна, огромна и имеет высокую стоимость, поэтому она подходит только для некоторых тяжелых машин и оборудования, таких как нефтяная и химическая промышленность.
Основной проблемой уплотнительных колец при вращательном движении является тепловой эффект Джоуля. Тепловой эффект Джоуля вызывает тепло трения при контакте между -вращающимся валом с высокой скоростью и уплотнительным кольцом, и выделяемое тепло приводит к постоянному повышению температуры этих контактирующих частей, в результате чего резиновый материал серьезно деформируется под воздействием тепла, а сжатие и удлинение изменяются. Нагрев также ускоряет старение уплотнительных материалов и сокращает срок службы уплотнительных колец; это повреждает масляную пленку уплотнения, что приводит к эффекту отсечки масла-и ускоряет износ уплотнения.
Учитывая вышеизложенную ситуацию, в последние годы уплотнительные кольца были тщательно и глубоко изучены. Чтобы избежать теплового эффекта Джоуля, ключом к успеху является правильный выбор конструктивных параметров уплотнительного кольца в соответствии с характеристиками резины, главным образом, прочностью на растяжение и степенью сжатия уплотнительного кольца. Согласно эксперименту, уплотнительное кольцо имеет внутренний диаметр, равный диаметру вращающегося вала или немного превышающий его, обычно на 3–5 %. При установке уплотнительного кольца оно сжимается во внутреннем радиальном направлении, при этом сжатие секции также должно быть меньше, обычно около 5%. Кроме того, постарайтесь использовать уплотнительные материалы, которые меньше подвержены воздействию тепла, и полностью учтите проблему рассеивания тепла при установке уплотнительного кольца. Таким образом, рабочее состояние уплотнительного кольца значительно улучшается, и его можно применять для уплотнения вращающегося вала с максимальной скоростью 4 м/с.
В последние годы появились термостойкий-фторкаучук и износостойкий-полиуретановый каучук, и джоулевый тепловой эффект резиновых компонентов стал лучше изучен. Для решения этой проблемы была разработана новая конструкция уплотнительного кольца, позволяющая лучше накладывать уплотнительное кольцо и выполнять вращательные движения с высокой-скоростью и высоким-давлением.
Благодаря небольшому размеру, простой конструкции, низкой стоимости, хорошей производительности процесса и широкому диапазону применения уплотнительное кольцо широко используется в ротационных уплотнительных устройствах.
