O-žiedai veikia kaip sandarinimo priemonė, iš esmės uždaranti praėjimą, kad būtų išvengta skysčio, skysčio ar dujų, išbėgimo ar praradimo. O-žiedas yra apskritas žiedas, paprastai pagamintas iš elastomerinės medžiagos, apskrito skerspjūvio. Sandariklis sukuriamas įdedant O formos žiedą į ertmę, vadinamą liauka. Liauka suspaudžia O formos žiedą ir sukuria nulinę klirensą, o tai veiksmingai blokuoja skysčio tekėjimą. Sandarinimo efektas sukuriamas ašiniu arba radialiniu O žiedo suspaudimu. Norint patikimai užsandarinti, tarp sandarinimo žiedo ir jungiamosios riebokšlės paviršiaus turi būti suformuota ištisinė "sandarinimo linija". Ši „sandarinimo linija“ sukurta derinant riebokšlio konstrukciją, sandarinimo žiedo skerspjūvį ir tinkamą elastomerinės medžiagos suspaudimo lygį. Elastomeriniai sandarinimo žiedai veikia kitaip nei dauguma medžiagų sistemų, su kuriomis dirba inžinieriai; jis turi labai deformuotis, kad tinkamai veiktų.
O-žiedų naudojimas suteikia dizaineriams daug įvairių sandarinimo dizaino galimybių. O-žiedai gali būti naudojami tiek statinėse situacijose, kai nejuda tarp besijungiančių dalių, tiek dinamiškai, kai mašinos dalys juda viena kitos atžvilgiu.
Naudojamos trys pagrindinės sandarinimo konstrukcijos, kuriose naudojami O žiedai: strypo sandariklis, stūmoklio sandariklis ir priekinis sandariklis. Kai vidinė mašinos dalies liauka išpjaunama taip, kad sandarinimo žiedas yra vidinio skersmens sandariklis, naudojant radialinį suspaudimą, tai laikoma strypo sandarikliu. Kai mašinos dalies viduje išpjaunama įvorė, kad sandarinimo žiedas būtų išorinio skersmens sandariklis, naudojant radialinį suspaudimą, jis priskiriamas stūmoklio sandariklio kategorijai. Kai sandariklis naudoja ašinį suspaudimą, jis laikomas veido sandarikliu. Kiekvienoje iš šių konstrukcijų, atsižvelgiant į statinį ir dinaminį pritaikymą, yra daug dizaino alternatyvų, kurios gali paveikti optimalų sandarinimą.
Schemos, rodančios tris pagrindinius sandarinimo konstrukcijų tipus, pagrįstus sandarinimo jėgos kryptimi ir riebokšlio orientacija.
O-žiedo gedimas paprastai pasireiškia kaip skysčio, kuris buvo skirtas sandarinti, nuotėkiu. Norint iš pradžių gauti tinkamą O žiedo sandariklį ir jį veiksmingai išlaikyti visą patenkinamą tarnavimo laiką, svarbu:
Laikykitės tinkamų riebokšlių projektavimo principų, leidžiančių tinkamai pasislinkti suspaudus ir nustatyti tinkamą paklaidą.
Naudokite tinkamo dydžio sandarinimo žiedą, skirtą pritaikymui ir dizainui.
Pasirinkite tinkamą O žiedo medžiagą, atsižvelgdami į numatomą mechaninį, terminį ir cheminį poveikį.
Atlikite priešgamybinį modeliavimą ir faktinį bandymą, kad patikrintumėte našumą.
Montuodami sandarinimo žiedą vadovaukitės priimta surinkimo praktika.
Gedimų režimai
Apskritai O-žiedo sandarikliai laikomi ypač patikimais dėl sandarinimo žiedo / riebokšlio konstrukcijos paprastumo ir bendro medžiagos atsparumo. Tačiau kai kuriomis aplinkybėmis gali įvykti gedimas. O žiedo gedimas gali svyruoti nuo nedidelio nuotėkio iki katastrofiško įrangos gedimo. Nepriklausomai nuo dydžio, sandarinimo žiedo gedimą galima diagnozuoti tinkamais vizualiniais ir analitiniais metodais. Įprasti O žiedo gedimo režimai yra šie:
Sprogstamosios dekompresijos atvaizdas guminiame O žiede.
Pernelyg didelio suspaudimo rinkinys
Sprogstamoji dekompresija
Montavimo pažeidimai
Dilimas
Spiralinis sukimas
Terminis skilimas
Cheminis poveikis
Virš suspaudimo
Kai sandarinimo žiedas sugenda per anksti, tai dažniausiai yra daugelio veiksnių rezultatas, o ne viena priežastis. Kaip ir bet kurios nesėkmės atveju, yra veiksnių, lemiančių našumą. Kalbant apie sandarinimo žiedus, dėl kiekvieno iš šių veiksnių gali kilti nemažai problemų:
Konstrukcija: netinkama riebokšlio konstrukcija ir netinkamo dydžio O žiedas.
Medžiaga: prastas sandarinimo žiedo medžiagos pasirinkimas, pagrįstas numatomomis eksploatavimo sąlygomis.
Gamyba: sandarinimo žiedo gumos apatinis sukietėjimas, priešlaikinis sukietėjimas, per didelė atsiskyrimo linija, medžiagos tuštumos ar intarpai.
Surinkimas: Įdėjus O formos žiedą susisuka arba plyšta.
Aptarnavimo sąlygos: per didelis terminis poveikis, ekstremalus taikomas įtempis arba slėgis, nenumatytas agresyvių cheminių medžiagų poveikis.
Yra keletas pagrindinių savybių, kurios labai paveiks sandarinimo žiedo sandarinimo našumą. Šiais elementais pagrįsta trumpalaikių sandarinimo savybių kokybė ir ilgalaikis sandarinimo žiedų sistemos patvarumas bei gedimų išvengimas.
Ištempti
Norint užtikrinti veiksmingą sandarinimą, vidinis sandarinimo žiedo skersmuo turi būti mažesnis už jungiamojo komponento skersmenį, kad sandarinimo žiedas būtų šiek tiek ištemptas ir tvirtai priglustų. Tempimas turėtų būti nuo 1% iki 5%, o 2% - 3% yra idealus daugeliu atvejų. Ištempus sandarinimo žiedą, jo skerspjūvis sumažinamas ir išlyginamas. Surinktas tempimas didesnis nei 5 % nerekomenduojamas, nes vidinis sandarinimo žiedo įtempis sukelia greitesnį senėjimą ir sutrumpina daugumos sandarinimo žiedo medžiagų tarnavimo laiką. Kita vertus, nepakankamas tempimas lems laisvą prigludimą ir padidins nutekėjimo tikimybę.
Suspausti
O formos žiedo suspaudimas apibrėžiamas kaip gniuždomasis skerspjūvio storio sumažėjimas dėl deformacijos, kurią sukelia riebokšlio konfigūracija. O formos žiedo polinkis bandyti grįžti į pradinę nesuspaustą formą, kai skerspjūvis yra nukreiptas, yra pagrindinė priežastis, kodėl O žiedai sudaro tokius puikius sandariklius. Dėl šios priežasties suspaudimas yra pagrindinis dalykas kuriant sandarinimo žiedą. Suspaudimą lemia riebokšlio geometrija ir sandarinimo žiedo skerspjūvis. Tai rodo skerspjūvio diametralinį sandarinimo žiedo suspaudimą tarp griovelio dugno paviršiaus ir kitos jungiamosios dalies paviršiaus riebokšlio mazge.
Kai naudojamas kaip statinis sandariklis, didžiausias rekomenduojamas daugelio elastomerų išspaudimas yra 30%. Kyla pavojus išspausti daugiau nei 30 %, nes sukeltas papildomas įtempis gali sukelti per anksti sandariklio pablogėjimą. Mažiausias visų sandariklių suspaudimas, nepriklausomai nuo skerspjūvio, turi būti apie 0,2 mm. Nepakankamas suspaudimas gali sukelti sandarinimo žiedo nuotėkį, todėl dauguma programų negali tinkamai veikti esant „ne“ arba „nuliniam“ suspaudimui.
Liaukos užpildymas
Įvorės užpildymas yra riebokšlio tūrio procentinė dalis, kurią išstumia sandarinimo žiedo skerspjūvis, kai jis yra sumontuotos riebokšlio viduje. O žiedo skerspjūvis ir riebokšlio dydis kartu lemia liaukos užpildymą. Daugumoje sandarinimo žiedų sandarinimo sistemų reikia riebokšlių užpildyti nuo 60 % iki 85 % turimo tūrio, o optimalus užpildymas paprastai yra 75 %, o tai sudaro 25 % tuščios erdvės. Būtina sudaryti bent 10 % tuštumos bet kurioje elastomero sandarinimo riebokšlyje. Tai užtikrina, kad sandarinimo žiedas nebus per daug įtemptas ir atitiks formą, reikalingą sandarinimui sukurti.
Paviršiaus apdaila
Paprastai rekomenduojama, kad statinių sandariklių sandarinimo paviršių paviršiaus šiurkštumo vertė neviršytų 32 mikrocolių (32 kvadratinių metrų). Tai reikštų liaukos vidaus paviršių. Taip pat svarbu yra šiurkštumo tipas ir nuolatinių nelygumų buvimas. Įbrėžimai ir įbrėžimai, kurie kerta O žiedą, gali sukelti nuotėkio kelią, nes sandarinimo žiedas gali nepakankamai prasiskverbti ir užsandarinti šiuos paviršiaus nelygumus.
Surinkimas
Surinkimas turi būti atliekamas labai atsargiai, kad sandarinimo žiedas būtų tinkamai įdėtas į griovelį ir nebūtų pažeistas, kai riebokšlio mazgas yra uždarytas. Vienas iš svarbių aspektų yra vidinio skersmens išsiplėtimas, reikalingas norint pasiekti griovelį surinkimo metu. Šis išsiplėtimas neturi viršyti 50 % pasirinkto O žiedo gumos mišinio galutinio pailgėjimo.
Taip pat svarbu, kad montuojant sandarinimo žiedas nebūtų susisukęs. Tai gali sukelti pernelyg didelį sandarinimo žiedo elastomero įtempimą. Be to, sandarinimo žiedai niekada neturėtų būti veržiami ant neapsaugotų aštrių kampų, sriegių, plyšių, įdubų, prievadų ar kitų aštrių kraštų. Uždarius riebokšlio mazgą, O formos žiedas neturi suspausti griovelio kampuose. Liaukos uždarymas turi būti atliktas tiesiu išilginiu judesiu. Sukamasis arba svyruojantis judesys yra nepageidautinas, nes jis gali sukelti sandariklio susitraukimą, nesutapimą ir suspaudimą arba įpjovimą.
O-žiedo medžiaga
Renkantis sandarinimo žiedo medžiagą, svarbu atsižvelgti į keletą veiksnių, visų pirma į taikomą slėgį, temperatūros diapazoną, kuriame veiks sandariklis, ir sandarinamą cheminį skystį. Paprastai gali būti sudėtinga subalansuoti daugybę O žiedui keliamų reikalavimų ir pasiekti geriausio atvejo kompromisą. Dauguma medžiagų, naudojamų sandarinimo žiedams, yra elastomerinės, dažniausiai naudojami termoreaktingi gumos mišiniai ir termoplastiniai elastomerai, kurių pagrindą sudaro blokiniai kopolimerai. Vienas iš projektavimo su O-žiedais privalumų yra tas, kad juos galima gaminti iš įvairių elastomerinių medžiagų, kad būtų sukurta funkcionali ir patvari sandarinimo sistema. Dažnai sistemų projektuotojai dažnai nepaiso medžiagų pasirinkimo kriterijų skaičiaus ir įvairovės, o tai gali sukelti ankstyvą gedimą. Renkantis tinkamą sandarinimo žiedo medžiagą, reikia atkreipti dėmesį į šiuos aspektus ir medžiagos charakteristikas:
Cheminis suderinamumas
Šiluminis atsparumas ir degradacija
Atsparumas šalčiui
Atsparumas dilimui ir dilimui
Suspaudimo ir įtempimo rinkinys
Streso atsipalaidavimas
Atsparumas plyšimui
Šiluminio plėtimosi koeficientas
Suspaudimas ir suspaudimo modulis
Pernelyg dažnai O-žiedo medžiaga pasirenkama remiantis vien durometro kietumu, o tai gali būti prastas trumpalaikių ir ilgalaikių elastomerinės medžiagos mechaninių savybių prognozuotojas.
Kita galimą susirūpinimą kelianti sritis yra tai, kai sandarinimo žiedai naudojami kartu su plastikiniais komponentais. Elastomerinės medžiagos, ypač gumos, dažnai derinamos su dideliu kiekiu plastifikatoriaus ir alyvos. Tokie aliejai, ypač esterių pagrindu pagaminti aliejai, įskaitant ftalatus, adipatus, trimelitatus, gali veikti kaip agresyvios aplinkos įtampos krekingo (ESC) agentai.
O-žiedo kokybė
O-žiedo kokybė turės gana didelę įtaką bendram sandarinimo sistemos veikimui. Tai apima tinkamą gumos mišinio maišymą ir nuoseklų sandarinimo žiedo formavimą. Gumos savybes, tokias kaip suspaudimo rinkinys, modulis, kietumas ir atsparumas tempimui, tiesiogiai paveiks maišymo ir formavimo operacijos. Svarbu, kad būtų pasiektas geras nuoseklumas. Be to, yra rekomendacijų dėl priimtino blykstės lygio atsiskyrimo linijoje. Paprastai tai yra 0.005 colių pločio ir 0,003 colio aukščio. Be to, O žiedo maksimalus ekscentriškumas turi būti 0,05 mm.
Išvada
O-žiedai gali būti laikomi sena technologija komponentų ir mazgų projektavimo ir gamybos požiūriu. Jų dizainas ir funkcijos yra gana paprasti, o kaip antspaudai jie buvo naudojami nuo XIX amžiaus pradžios. Tačiau tai yra jų paprastumas, dėl kurio jie efektyviai veikia sandarinant. Per pastaruosius 120 metų įvykus esminiams inžinerijos, projektavimo ir gamybos pokyčiams, sandarinimo žiedai iš esmės nepasikeitė savo forma ir funkcija. O-žiedai buvo ir tebėra paprastas, tačiau efektyvus ir universalus sandarinimo sprendimas.