O-žiedai yra labiausiai paplitęs mechaninis sandarinimo dizainas dėl jų pigios kainos, paprastos gamybos, patikimos funkcijos ir paprastų montavimo reikalavimų. Nors sandarinimo žiedai yra pigūs, kai kuriose specifinėse aplinkose dažnas keitimas padidins mašinos priežiūros išlaidas ir turės įtakos normaliam įrangos veikimui. Todėl būtina suprasti O-žiedų savybes.
Nuo -50 iki -60 laipsnio žemai temperatūrai neatsparios gumos medžiagos visiškai praras pradinį įtempimą; Net žemai temperatūrai atsparių guminių medžiagų pradinis įtempis šiuo metu nebus didesnis nei 25 procentai pradinio įtempio esant 20 laipsnių. Taip yra todėl, kad pradinis O žiedo suspaudimas priklauso nuo tiesinio plėtimosi koeficiento.
Netinkamai suprojektavus ir naudojant sandarinimo žiedą, jis greičiau sugadins ir praras sandarinimo savybes.
Eksperimentai parodė, kad jei kiekvienos sandarinimo žiedo įtaiso dalies konstrukcija yra pagrįsta, tiesiog padidinus slėgį O žiedas nebus pažeistas. Esant darbo sąlygoms esant aukštam slėgiui ir aukštai temperatūrai, pagrindinė O žiedo pažeidimo priežastis yra nuolatinė sandarinimo žiedo medžiagos deformacija, tarpo įkandimas, atsirandantis dėl sandarinimo tarpo įspaudimo tarpo žiedui ir sandarinimo tarpo iškraipymas. O žiedas judėjimo metu.
Nuolatinė deformacija Kadangi sandarinimo žiedo sandarinimo žiedui naudojama sintetinė guma yra viskoelastinga, iš pradžių nustatytas suspaudimo lygis ir atšokimo blokavimo geba bus visam laikui deformuota ir palaipsniui prarandama po ilgalaikio naudojimo, o tai galiausiai sukelia nuotėkį.
Nuolatinė deformacija ir tamprumo jėgos praradimas yra pagrindinės priežastys, kodėl sandarinimo žiedai praranda savo sandarumą. Toliau pateikiamos pagrindinės nuolatinės deformacijos priežastys.
Ryšys tarp suspaudimo laipsnio ir tempimo dydžio bei liekamosios deformacijos
Įvairios gumos formulės, naudojamos O formos žiedams gaminti, suspaustoje būsenoje sumažins gniuždymo įtempį. Šiuo metu suspaudimo įtempis mažės ilgėjant laikui. Kuo ilgesnis eksploatavimo laikas, tuo didesnis suspaudimo laipsnis ir tempimas, tuo didesnis įtempių sumažėjimas, atsirandantis dėl gumos įtempimo atsipalaidavimo, todėl sandarinimo žiedas yra nepakankamai elastingas ir praranda sandarumą. Todėl leistinomis naudojimo sąlygomis patartina stengtis sumažinti suspaudimo laipsnį.
Padidinti sandarinimo žiedo skerspjūvio dydį yra lengviausias būdas sumažinti suspaudimo laipsnį, tačiau tai padidins konstrukcijos dydį. Reikėtų pažymėti, kad žmonės, skaičiuodami suspaudimo laipsnį, dažnai nepaiso pjūvio aukščio sumažėjimo, kurį sukelia surinkimo metu ištemptas O formos žiedas. O formos žiedo skerspjūvio ploto pokytis yra atvirkščiai proporcingas jo apskritimo pokyčiui. Tuo pačiu metu dėl įtempimo pasikeis ir O-žiedo skerspjūvio forma, kuri pasireiškia jo aukščio sumažėjimu. Be to, dėl paviršiaus įtempimo išorinis O-žiedo paviršius tampa plokštesnis, ty šiek tiek sumažėja sekcijos aukštis. Tai taip pat yra O žiedo suspaudimo įtampos atsipalaidavimo pasireiškimas.
O-žiedo sekcijos deformacijos laipsnis taip pat priklauso nuo sandarinimo žiedo medžiagos kietumo. Esant tokiam pačiam tempimo kiekiui, didelio kietumo O formos žiedo skerspjūvio aukštis taip pat sumažės. Šiuo požiūriu mažai kietos medžiagos turėtų būti parenkamos kiek įmanoma pagal naudojimo sąlygas. Veikiant skysčio slėgiui ir įtempimui, guminis O-žiedas palaipsniui deformuosis, o jo skerspjūvio aukštis atitinkamai sumažės, todėl ilgainiui jis praras sandarumą.
Ryšys tarp temperatūros ir O žiedo atsipalaidavimo proceso
Darbo temperatūra yra dar vienas svarbus veiksnys, turintis įtakos nuolatinei sandarinimo žiedo deformacijai. Aukšta temperatūra pagreitins guminių medžiagų senėjimą.
Kuo aukštesnė darbinė temperatūra, tuo didesnis sandarinimo žiedo suspaudimo rinkinys. Kai nuolatinė deformacija yra didesnė nei 40 procentų, sandarinimo žiedas praranda sandarumą ir nuteka. Pradinė įtempio reikšmė, susidariusi guminėje O žiedo medžiagoje dėl suspaudimo deformacijos, palaipsniui mažės ir net išnyks, atsipalaidavus ir mažėjant O žiedo temperatūrai. O-žiedų, veikiančių esant minusinei temperatūrai, pradinis suspaudimas gali sumažėti arba visiškai išnykti dėl staigaus temperatūros kritimo. Nuo -50 iki -60 laipsnio žemai temperatūrai neatsparios gumos medžiagos visiškai praras pradinį įtempimą; Net žemai temperatūrai atsparių guminių medžiagų pradinis įtempis šiuo metu nebus didesnis nei 25 procentai pradinio įtempio esant 20 laipsnių. Taip yra todėl, kad pradinis O žiedo suspaudimas priklauso nuo tiesinio plėtimosi koeficiento. Todėl, renkantis pradinį suspaudimą, būtina užtikrinti, kad po įtempių sumažėjimo dėl atsipalaidavimo proceso ir temperatūros kritimo būtų pakankamai sandarumo. O žiedams, kurie veikia esant minusinei temperatūrai, ypatingas dėmesys turėtų būti skiriamas gumos medžiagos atsistatymo ir deformacijos indeksui.
Apibendrinant galima pasakyti, kad projektuojant reikia stengtis užtikrinti, kad sandarinimo žiedas būtų tinkamos darbinės temperatūros, arba pasirinkti aukštai ir žemai temperatūrai atsparias sandarinimo žiedo medžiagas, kad pailgėtų tarnavimo laikas.
Vidutinis darbinis slėgis ir nuolatinė deformacija Darbinės terpės slėgis yra pagrindinis veiksnys, sukeliantis nuolatinę sandarinimo žiedo deformaciją.
Šiuolaikinės hidraulinės įrangos darbinis slėgis auga kiekvieną dieną. Ilgalaikis aukštas slėgis sukels nuolatinę sandarinimo žiedo deformaciją. Todėl projektuojant reikia parinkti tinkamas slėgiui atsparias gumines medžiagas pagal darbinį slėgį. Kuo didesnis darbinis slėgis, tuo didesnis turi būti naudojamos medžiagos kietumas ir atsparumas aukštam slėgiui. Norint pagerinti sandarinimo žiedo medžiagos atsparumą slėgiui, padidinti medžiagos elastingumą (ypač padidinti medžiagos elastingumą žemoje temperatūroje) ir sumažinti medžiagos suspaudimo rinkinį, paprastai būtina patobulinti formulę. medžiagos ir įpilkite plastifikatoriaus. Tačiau jei sandarinimo žiedas su plastifikatoriumi bus panardintas į darbo terpę ilgam laikui, plastifikatorius pamažu įsigers į darbinę terpę, todėl sandarinimo žiedo tūris sumažės ir netgi gali neigiamai suspausti O-žiedas (ty tarp sandarinimo žiedo ir sandariosios dalies paviršiaus susidaro tarpas).
Todėl, skaičiuojant O-žiedo suspaudimą ir projektuojant formą, reikia visiškai atsižvelgti į šiuos susitraukimus. Presuotas O žiedas turi išlaikyti reikiamą dydį po mirkymo darbinėje terpėje 5-10 dienų ir naktų.
O-žiedo medžiagų suspaudimo rinkinys priklauso nuo temperatūros. Kai deformacijos greitis yra 40 ar daugiau procentų, atsiras nuotėkis, todėl kai kurių guminių medžiagų atsparumo karščiui ribos yra: nitrilo kaučiukas 70 ° C, EPDM gumos 100 ° C, fluoro kaučiuko 140 ° C. Todėl šalys priėmė taisykles nuolatinė O-žiedų deformacija.
Tos pačios medžiagos sandarinimo žiedams esant tokiai pačiai temperatūrai didesnio skerspjūvio skersmens sandarinimo žiedas turi mažesnį suspaudimo rinkinį. Naftoje situacija kitokia. Kadangi O-žiedas šiuo metu nesiliečia su deguonimi, aukščiau paminėtos nepageidaujamos reakcijos labai sumažėja. Be to, tai paprastai sukelia tam tikrą gumos mišinio išsiplėtimą, todėl temperatūros sukeltas suspaudimo greitis bus kompensuotas. Todėl alyvos atsparumas karščiui labai pagerėja. Pavyzdžiui, nitrilo kaučiukas, jo darbinė temperatūra gali siekti 120 laipsnių ar aukštesnę.