Az O-gyűrűk a legelterjedtebb mechanikai kialakítás a tömítéseknél olcsó áruk, egyszerű gyártásuk, megbízható működésük és egyszerű beépítési követelményeik miatt. Bár az O-gyűrűk olcsók, bizonyos körülmények között a gyakori csere növeli a gép karbantartási költségeit és befolyásolja a berendezés normál működését. Ezért meg kell érteni az O-gyűrűk jellemzőit.
-50 - -60 fokon az alacsony hőmérsékletnek nem ellenálló gumianyagok teljesen elveszítik kezdeti feszültségüket; még az alacsony hőmérsékletnek ellenálló gumianyagok esetében is a kezdeti feszültség ekkor nem lesz nagyobb, mint a 20 fokos kezdeti feszültség 25 százaléka. Ennek az az oka, hogy az O-gyűrű kezdeti összenyomása a lineáris tágulási együtthatótól függ.
Az O-gyűrű helytelen kialakítása és használata felgyorsítja a sérülését és elveszíti tömítőképességét.
Kísérletek kimutatták, hogy ha a tömítőgyűrű berendezés egyes alkatrészeinek kialakítása ésszerű, akkor egyszerűen a nyomás növelése nem károsítja az O-gyűrűt. Nagy nyomású és magas hőmérsékletű munkakörülmények között az O-gyűrű károsodásának fő oka az O-gyűrű anyagának maradandó deformációja, az O-gyűrű tömítőrésbe való beszorulása által okozott résharapás, valamint az O-gyűrű eltorzulása. az O-gyűrűt mozgás közben.
Maradandó deformáció Mivel az O-gyűrű tömítőgyűrűjéhez használt szintetikus gumi anyag viszkoelasztikus anyag, az eredetileg beállított kompressziós mennyiség és a visszapattanásgátló képesség tartósan deformálódik és fokozatosan elveszik hosszú távú használat után, ami végül szivárgást eredményez.
A tartós deformáció és a rugalmas erő elvesztése a fő oka annak, hogy az O-gyűrűk elveszítik tömítőképességüket. A maradandó deformáció fő okai a következők.
A kompressziós arány és a nyújtás mértéke és a maradandó alakváltozás kapcsolata
Az O-gyűrűk gyártásához használt gumi különféle összetételei összenyomott állapotban nyomófeszültség-lazítást eredményeznek. Ekkor a nyomófeszültség az idő növekedésével csökken. Minél hosszabb az üzemidő, annál nagyobb a kompresszió és a nyújtás, annál nagyobb a gumifeszültség ellazulása által okozott feszültségesés, így az O-gyűrű nem kellően rugalmas és elveszti tömítőképességét. Ezért célszerű a megengedett felhasználási feltételek mellett megpróbálni csökkenteni a tömörítési arányt.
A tömörítési arány csökkentésének legegyszerűbb módja az O-gyűrű keresztmetszeti méretének növelése, ez azonban növeli a szerkezeti méretet. Meg kell jegyezni, hogy az emberek a tömörítési arány kiszámításakor gyakran figyelmen kívül hagyják a szelvénymagasság csökkenését, amelyet az O-gyűrű összeszerelés közbeni megfeszítése okoz. Az O-gyűrű keresztmetszeti területének változása fordítottan arányos a kerületének változásával. Ugyanakkor a feszítés hatására az O-gyűrű keresztmetszeti alakja is megváltozik, ami magasságának csökkenésében nyilvánul meg. Ráadásul a felületi feszültség hatására az O-gyűrű külső felülete laposabbá válik, azaz a szelvény magassága enyhén csökken. Ez is az O-gyűrű kompressziós feszültség-lazításának megnyilvánulása.
Az O-gyűrű szakasz deformációjának mértéke az O-gyűrű anyagának keménységétől is függ. Azonos nyújtási mennyiség esetén a nagy keménységű O-gyűrű keresztmetszeti magassága is nagyobb mértékben csökken. Ebből a szempontból az alacsony keménységű anyagokat lehetőleg a felhasználási feltételeknek megfelelően kell kiválasztani. Folyadéknyomás és feszültség hatására a gumi O-gyűrű fokozatosan képlékeny deformáción megy keresztül, és ennek megfelelően csökken a keresztmetszeti magassága, így végül elveszíti tömítőképességét.
A hőmérséklet és az O-gyűrű relaxációs folyamata közötti kapcsolat
Az üzemi hőmérséklet egy másik fontos tényező, amely befolyásolja az O-gyűrű maradandó alakváltozását. A magas hőmérséklet felgyorsítja a gumi anyagok öregedését.
Minél magasabb az üzemi hőmérséklet, annál nagyobb az O-gyűrű kompressziós készlete. Ha a maradandó alakváltozás meghaladja a 40 százalékot, az O-gyűrű elveszti tömítőképességét és szivárog. Az O-gyűrű gumianyagában a kompressziós deformáció miatt kialakuló kezdeti feszültségérték fokozatosan csökken, sőt az O-gyűrű relaxációs folyamatával és hőmérséklet-csökkenésével eltűnik. A nulla alatti hőmérsékleten működő O-gyűrűk esetében a kezdeti összenyomódásuk csökkenhet vagy teljesen eltűnhet a hőmérséklet éles csökkenése miatt. -50 - -60 fokon az alacsony hőmérsékletnek nem ellenálló gumianyagok teljesen elveszítik kezdeti feszültségüket; még az alacsony hőmérsékletnek ellenálló gumianyagok esetében is a kezdeti feszültség ekkor nem lesz nagyobb, mint a 20 fokos kezdeti feszültség 25 százaléka. Ennek az az oka, hogy az O-gyűrű kezdeti összenyomása a lineáris tágulási együtthatótól függ. Ezért a kezdeti kompresszió kiválasztásakor ügyelni kell arra, hogy a relaxációs folyamat és a hőmérsékletesés miatti feszültségcsökkenés után is megfelelő tömítőképesség legyen. A nulla alatti hőmérsékleten működő O-gyűrűk esetében különös figyelmet kell fordítani a gumianyag visszanyerési indexére és deformációs indexére.
Összefoglalva, a tervezés során törekedni kell arra, hogy az O-gyűrű megfelelő üzemi hőmérsékletű legyen, vagy válasszon magas és alacsony hőmérsékletnek ellenálló O-gyűrű anyagokat az élettartam meghosszabbítása érdekében.
Közepes üzemi nyomás és maradandó alakváltozás A munkaközeg nyomása a fő tényező, amely az O-gyűrű maradandó deformációját okozza.
A modern hidraulikus berendezések üzemi nyomása napról napra növekszik. A hosszú távú nagy nyomás az O-gyűrű maradandó deformációját okozza. Ezért a tervezés során a megfelelő nyomásálló gumi anyagokat az üzemi nyomásnak megfelelően kell kiválasztani. Minél nagyobb az üzemi nyomás, annál nagyobbnak kell lennie a felhasznált anyag keménységének és nagy nyomásállóságának. Az O-gyűrű anyagának nyomásállóságának javítása, az anyag rugalmasságának növelése (különösen az anyag rugalmasságának növelése alacsony hőmérsékleten) és az anyag kompressziós készletének csökkentése érdekében általában javítani kell a képletet az anyagból, és adjunk hozzá lágyítót. Ha azonban a lágyítóval ellátott O-gyűrűt hosszú időre a munkaközegbe merítik, a lágyítót fokozatosan felszívja a munkaközeg, ami az O-gyűrű térfogatának csökkenését okozza, és akár negatív összenyomást is okozhat. O-gyűrű (azaz rés keletkezik az O-gyűrű és a tömített rész felülete között).
Ezért az O-gyűrű összenyomásának kiszámításakor és a forma tervezésekor ezeket a zsugorodásokat teljes mértékben figyelembe kell venni. A préselt O-gyűrűnek meg kell tartania a szükséges méretet, miután 5-10 napig és éjszakán át áztatta a munkaközegben.
Az O-gyűrű anyagok kompressziós készlete hőmérsékletfüggő. Ha az alakváltozási sebesség 40 százalék vagy nagyobb, szivárgás lép fel, ezért számos gumianyag hőállósági határértékei a következők: nitrilkaucsuk 70 °C, EPDM gumi 100 °C, fluorkaucsuk 140 °C. Ezért az országok szabályozást hoztak a az O-gyűrűk maradandó deformációja.
Azonos anyagú, azonos hőmérsékletű O-gyűrűknél a nagyobb keresztmetszeti átmérőjű O-gyűrű kisebb nyomókészlettel rendelkezik. Az olajban más a helyzet. Mivel az O-gyűrű jelenleg nem érintkezik oxigénnel, a fent említett mellékhatások jelentősen csökkennek. Ezenkívül általában a gumikeverék bizonyos kiterjedését okozza, így a hőmérséklet által beállított kompressziós sebesség eltolódik. Ezért az olaj hőállósága jelentősen javul. Példaként a nitrilkaucsuk működési hőmérséklete elérheti a 120 fokot vagy magasabbat is.