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O形圈摩擦阻力小,动、静摩擦力相等,是“0”形橡胶圈摩擦力的1/2—1/4,可消除低速、低压下运动的“爬行”现象。O形圈高耐磨,密封面磨损后具有自动弹性补偿功能。O形圈良好的自润滑性能.可作无油润滑密封。O形圈结构简单,安装方便。O型密封圈适用于装在各种机械设备上,在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中,于静止或运动状态下起密封作用。在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上,大量应用着各种类型的密封元件。O型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。
用于旋转运动密封时,于低速回转密封装置。O型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。 O型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用。因此,O型密封圈是液压与气压传动系统中使用广泛的一种密封件。O形圈的优势:O型密封圈与其他型式密封圈比较,具有以下优点:--适合多种密封形式:静态密封、动态密封适合各种用途材料,尺寸和沟槽都已标准化,互换性强--适合多种运动方式:旋转运动、轴向往复运动或组合运动(例如旋转往复组合运动)--适合多种不同的密封介质:油、水、气、化学介质或其它混合介质通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计,实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。温度使用范围广(- 60 ℃~+ 220 ℃),固定使用时压力可达 1500Kg/cm2( 与补强环并用 )。
设计简单,结构小巧,装拆方便,O 形圈断面结构极其简单,且有自密封作用,密封性能可靠。由于 O 形圈本身及安装部位结构都极其简单,且已形成标准化,因此安装更换都非常容易。材料品种多,可以根据不同的流体进行选择:有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)、丁基橡胶(BU)、聚四氟乙烯(PTFE)、天然橡胶(NR)等。
O形圈如果装配的妥善,并且使用条件适当,一般不大容易在往复运动状态下产生滚动或扭曲,因为O形圈与沟槽的接触面积大于在滑动表面上的摩擦接触面积,而且O形圈本身的抗拒能力原来就能阻止扭曲。摩擦力的分布也趋向保持O形圈在其沟槽中静止不动,因为静摩擦大于滑动摩擦,而且沟槽表面的粗糙度一般不如滑动表面的粗糙度。
此外还有由于O形圈截面直径、材质硬度、润滑油膜厚度等的不均以及密封轴表面粗糙度等因素的影响,导致O形圈的一部分沿工件表面滑动,另一部分则发生滚动,从而造成O形圈的扭曲。运动使圈很容易因扭曲而损坏,这是密封装置发生损坏和泄漏的重要原因。因此提高密封沟槽的加工精密度以及减小偏心是O形圈具有可靠的密封性和寿命的重要因素。 安装密封圈不应是它处于扭曲状态。假如在安装时就被扭曲,则扭曲损伤就会很快发生。在工作中,扭曲现象会将O形圈切断,产生大量漏油,而且切断的O形圈会混到液压系统的其他部位,造成重大事故。
滑动表面的粗糙度是影响O形圈表面摩擦与磨损的直接因素。一般地说,表面光洁摩擦与磨损就小,所以滑动表面的粗糙度数值往往很低(Ra0.2-.050μm)。但是,试验表明,表面粗糙过低(Ra低于0.050μm)又会给摩擦与磨损带来不利的影响。这是因为微小的表面凹凸不平,可以保持必要的润滑油膜。因此要选择适当的表面要求。 滑动表面的材质对O形圈的寿命也有影响。滑动表面材质的硬度越大、耐磨性越高、保持光洁的能力就越强,O形圈的寿命也就越长。这也是液压缸活塞杆表面镀铬的重要原因。同理可以解释具有同样粗糙度的用铜、铝合金制成的滑动表面比钢制滑动表面对密封圈的摩擦与磨损更为严重,低硬度、大压缩量的密封圈不如高硬度、小压缩量的密封圈的情况。
在动密封装置中,摩擦与磨损是O形圈损坏的重要影响因素。磨损程度主要取决于摩擦力的大小。当液体压力微小时,O形圈摩擦力的大小取决于它的预压缩量。当工作液体承受压力时,摩擦力随之工作压力的增加而增大。在工作压力小于20MPa的情况下,近似地呈线形关系。压力大于20MPa时,随着压力的增加,O形圈与金属表面接触面积的增加也逐渐缓慢,摩擦力的增加也相应缓慢。在正常情况下,O形圈的使用寿命随着液体压力的升高将会近似的呈平方关系而减小。
所以对运动密封来说,摩擦性是重要性能之一。摩擦系数是摩擦特性的一个评价指标,合成橡胶摩擦系数较大,由于密封在运动状态时,通常处于工作油液或润滑剂参与的混合润滑状态,摩擦系数一般在0.1以下。 摩擦力的大小在很大程度上取决于被密封件的表面硬度与表面粗糙度。 7、焦耳热效应 橡胶材料的焦耳热效应,是指处于拉伸状态的橡胶遇热产生收缩的现象。
在安装O形圈时,为了使它在密封沟槽内不产生窜动,在用作往复运动密封时,不产生扭曲现象,一般使它处于某种程度的拉伸状态。但如果将这种安装方法用于旋转运动,就会产生不良的结果。本来已经紧箍在旋转轴上的O 形密封圈,因旋转运动产生的摩擦热而收缩,进而使这种紧箍力增大,这样,产生摩擦热→收缩→紧箍力增大→产生摩擦热→……,如此反复循环,就大大地促进了橡胶的老化和磨损。