O型橡胶密封圈的压缩率和槽圈体积比核算.doc

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1、O型橡胶密封圈的压缩率和槽圈体积比核算,)一/452/橡胶工业1992年第39卷.型橡胶密封圈的压缩率和槽圈体积比核算7孕,c铁道部大连机车车辆工厂,I16022)摘要卉绍丁0型橡胺密封圈(简称0型圈)压缩辜和槽固体积比(掏槽体积与0型圈体积之比)的核算方法.指出,为使0型周到达良好密封目的,0型圈的压缩卓和槽圈体积比必须在一定范围内.井东风4型机车零部件的0型圈为倒,具体介绍了0型圈压绾率与槽周体积比的核算方法和0型圈尺寸的合理取值及其结构蚋台理改良.关键词:0型橡胶密封圈,0型橡胶密封圈压缩率,0型橡胶密封圈槽圈体积比1前言对O型橡胶密封圈(以下简称O型圈)进行结构核算,可检查出O型圈在设

2、计方面存在的不合理之处,以进一步改善其结构,提高其密封性能和延长其使用寿命.据日本资料介绍,在日本O型圈作固定密封时几乎不存在泄漏问题;而国产东风4型内燃机车用的O型圈90%以上是作静密封,却都存在漏油现象采用本文介绍的O型圈的结构核算方法,对东风4型机车所有漏油部位的O型圈结构进行了核算,结果发现,但凡漏油厉害的部位,其O型圈的结构设计往往都是不合理的,如有的O型圈压缩率偏低,有的却偏高,还有的压缩率是变动的.通过对该机车O型圈逐个核算和改良,现已有95%以上的O型圈结构处于合理状态,从而使东风4型机车O型圈的漏油情况有了很大的好转.20型圈结构核算方法O型圈体积之比)核算;拉伸量核算;导向

3、角,矩形槽倒角和孔轴的配合检查;检查动密封的O型圈结构.其中,前二个方面是最重要,最关键的核算局部.东风4型机车O型圈结构的不合理局部,一大半是由于压缩率和槽圈体积比选择不当而造成的下面扼要介绍O型圈压缩率和槽圈体积比核算方法.3压缩率核算3.1压缩率核算方法O型圈压缩量示意如图1.O型圈的结构核算方法包括以下几个方面:压缩率核算;槽圈体积比(沟槽体积与围lo型圈压缩量示意图收稿日期:19911023第8期曹关宝O型橡胶密封圈的压缩率和槽圈体积比核算453o型圈的总压缩量6(6=1+62,l,2见图1所示)与.型圈原直径之比称为.型圈的压缩率总压缩量通常表示为:=do-(Dd)/2=doH即得

4、压缩率=/x100%=(一日)/dolo0%式中靠一.型圈自由状态下的断面直径,mm;D沟槽外径,mm;沟槽底径,ram;日._一沟槽深度,mm.考虑到公差的存在,故有:=(D一.)/2H=(D一)/2压缩率核算公式即为:j=(4哳一j)/岛蹦100%.=(一H)/do100%3.2压缩率推荐值.型圈压缩率应适中选择当压缩率过小时,0型圈密封性不好;而压缩率过大时,压缩应力又会增加,致使.型圈的寿命缩短,或造成装配困难.一般来说,在保证密封性能的前提下,压缩率以尽量小为宜,以延长.型圈使用寿命.但考虑到国产.型圈胶料材质较差,压缩永久变形较大,而且配件的加工精度也较低,故压缩率又不宜取得太低o

5、型圈压缩率的选取可参考附表所刑数值.附袅.型圈压缩塞推荐值3.3压缩率核算实例3.3.1压缩率过小东风4型机车的l6v240Z型柴油机控制机构轴承座的.型圈是静密封的轴向密封,轴承支座与0型密封圈改良前的尺寸关系如图2所示.核算该.型密封圈的压缩率,具体计算如下:且.=(D一一)/2=(31-(25-0.014)/2=3.007ram.=(D一)/2=(3l-0.3)-253/2=2.85mm图2控制机构轴承座与0型圈改良前尺寸关系围454檬胶工业l992年第39卷=l1.49%=!:!二:12二三:Q!(3.10.1)=-0-23%X100%l00%从上面计算可以看出,最大压缩率偏低,最小压

6、缩率为负值,出现了7.urn的间隙.因此,原有的0型圈结构是不能保证密封性能的.为使原轴承座不因0型圈而报废,采取加宽矩形槽的方法,将矩形槽宽由3.40.15ram改为4.55mm,d由ff31mm改为3l协nm,而O型圈D303.1_0-0.11知m可改为用D31X3.5,113】mm(即将磊由3.1+_o0,I1f2m改为3.51l31lTlln),从而使O型圈的压缩率提高到lO.56%l8.72%的合理范围,保证了0型圈的密封性能.3.3.2压缩率过大O型圈压缩率过大,会使其失去弹性而产生泄漏,如东风4型机车冷却装置连接箱的0型圈改良前(其尺寸关系如图3)实例围3冷却装置连接箱与O型圈改

7、良前尺寸关系固核算压缩率为47.40%,.为35.12%,可见改良前该0型圈的压缩率偏高(限度为32%),故极易失去弹性而泄漏.现在将O型圈的如由原来的4.磷.】135mm改为3.】13】mm,而沟槽由2.Iomm改为2.7.11nlrll,使0型圈压缩率降到20.35%28.4O%的合理范围,该处不再泄漏,且0型圈使用寿命大大延长.在机械设备的维修中,由于机械设备原有沟槽已固定,一般不便于对其再加工,这类设备可以选用适宜的0型圈来满足合理的压缩率要求,以保证0型圈的密封性能.4槽圈体积比核算4.1槽圈体积比核算法0型圈的槽圈体积比即是沟槽体积与.型圈体积之比.0型圈弹性密封理论要求0型圈的矩

8、形沟槽体积比0型圈体积大l5%左右.为此,常用的槽圈体积比核算法有如下三种(结构示意如图4).固4槽圈体积比结构示意固要求0型圈的槽圈体积比(D为1.15左右而0型圈及其矩形沟槽是环形的,因此,E等于沟槽断面面积与0型圈断面面积之比,即:/AmIn五i/AN式中矩形淘槽断面面积,mmZ;圈0型圈断面面积,mm.矩形槽宽度日与0型圈盔满足下式:B:磊=1-2O1.35:1.应大于0型圈工作时压扁后的矩形%X喜1一第8期曹关宝O型橡胶密封圈的压缩率和槽圈体积比核算455槽宽b,b=(1/(1一)-0.6K3如(即为压缩率).当设备结构紧凑,受到限制时,b为最小槽宽.下面以第一种方法为例,介绍槽圈体

9、积比核算实例.4.2槽圈体积比核算实例4.2.1槽圈体积比过小如图3所示的冷却装置连接箱改良前的O型圈结构,核算其槽圈体积比:Am:B.E一=(5o十0.1)一(40-0.1)/22.9=14.79ram镕n:in?n:(5o_01)一(40+O.1)/22.5:12.25mm2日=/4do=/4(4.6+0.15)=17.72mm圈皿n:/4domm:/4(4.6_o.131=1569mmEm:槽max/曙min=14.79/l5.69=0.94:槽/日=12.25/17.72=0.69由上面计算可以看出,该O型圈的槽圈体积比不合理,远小于ll5%.即O型圈断面面积大于沟槽断面面积,即O型圈

10、将其沟槽填满后还多出6%45%的体积,按照填料理论来说不会产生泄漏,但实际上该密封处经常发生泄漏现象.而将O型圈由4.6mm改为35mm,使压缩率保持在20.35%28.4%的合理范围:将日由2.70.2mm改为2.1film,计算出lm为1.525,为1.231.这样,压缩率和槽圈体积比均为合理,也就解决了泄漏问题.此例在尺寸改良后槽圈体积比高达1.525,是否适宜呢?按国家标准,如为3.5mm的O型圈应为4.5州l5mm,但此处为(50.040.0)/2:5.0mm,即旧槽装新圈,槽圈体积比高达l231.525,宽容功能显然多余,但这对O型圈的密封性能没什么影响,而淘槽深度对O型圈密封性能

11、的影响才是至关重要的,故而将日改为27mm.(新制造机车订标准件时,已将由5mm改为4,5mm)4.2.2槽圈体积比偏小如图5所示的柴油机气缸套的.型密封圈结构,核算其压缩率K和墨分别为30.55%和25%,均合理.核算其槽固体积比为:1.123,=096.可见,该O圈的泄漏是由于最小槽圈体积比偏小引起的.由于橡胶是不可压缩的,所以,当O型圈断面面积为上限,沟槽面积偏向下限时,沟槽O型圈填满后还会有余,而这些过盈配合的气缸套与水套对装配有影响,且涉及到产品质量.为此,将O型圈的由3.5mm改为3.2mm,B由3.9.mm改为4.him,再核算O型圈E和巨分别为141和ll7,而压缩率和k分别为

12、24.2%和l6.2%,均在合理范围内,从而船决了该处的泄漏问题.赶宦生士魁围5柴油机气缸套O型圈改良前尺寸关系围5结束语实践证明,当O型圈的压缩率过高或过低,或者槽圈体积比过小时,常在其安装后短期内产生泄漏.如果对压缩率和槽圈体积比核算,检查出O型圈结构的不合理之处,并合理改良其结构,就可提高O型圈的密封性能,并延长其使用寿命.456橡胶工业1992年第39卷CheckCalculationMethodforCompressionRateandGroove/RingVolumeRatioof0RingCatGuanbao【DalinLocomotive&RollingStockWor

13、ks.Liaoni)AbstractAmethodispresentedtocheckthecalculationofcompressionrateandgroove/ringvolumeratioofrubberO-ring.Itispointedoutthatthecompressionrateandgroove/ringvolumeratiooftheringshouldbelimitedinacertainrangetoobtainagoodsealingeffect.TakingtheO-ringsforpartsandcomponentsofthelocomotivetypeDon

14、gfeng-4asexample,acheckcalculationmethodisspecificallydescribedforcompressionrateandgroove/ringvolumeratioofthering,wimapropersamplingoftheringsizeandrationalimprovementsmadeinitsstructureKeywords:rubberO-ring;compressionrateofO-ring;groove/ringvolumeratioofO-ring.氧化锌,甲基丙烯酸对高饱和丁腈橡胶性能的影响据美国(RubberWof

15、ld1990年202卷3月号刊第26页报道,高饱和丁脯橡胶(HSN)不但具有优异的耐热,耐油,耐磨耗耐撕裂性能.而且还具有耐缓蚀剂硫化氢二氧化碳等酸性气体腐蚀的特性.通过常用的补强剂如炭黑或白炭黑与氧化锌和甲基丙烯酸(MAA)配合,还能够大大加强上述各种性能.氧化锌和MAA对HSN的这种加强作用是因为它们形成的甲基丙烯酸锌盐的聚合物颗粒能够接枝刊HSN弹性体分子链上.氧化锌/MAA对弹性体的加强程度依赖于三个因素:一是弹性体对氧化锌/甲基丙烯酸锌盐的吸引力,二是反响基目的活性,三是聚台物的结晶性.HSN是能够用氧化锌/MAA加强的弹性体.文章就用过氧化物作硫化剂,配台氧化锌/MAA的不同弹性体进行了比拟,并对氧化锌和MAA的比率及氧化锌/MAA的配台量对HSN的影响进行了论述.试验证明,与其它弹性体比拟,氧化锌/MAA能赋予HSN相当优异的使用性能.此?外,在氧化锌与MAA的比率为0.75时,氧化锌/MAA能够在最宽的填充范围内使HSN获得最显着的加强作用.同时,HSN随着氧化锌/MAA填充.量的增加,除了压缩永久变形外,其余的性能都得到改善.文章最后指出,HSN配台氧化锌/MAA后其应用范围比扩大了50%以上,它的突出物理性能使得它在许多领域成为可代替聚氮酯橡胶等胶种的理想选择物.(张汝义摘译郑辉枝)