耐腐蝕O型圈

O型圈在使用過(guò)程中會(huì)受到很多因素的影響，在這方面，普瑞斯公司對(duì)影響O型圈密封性的因素進(jìn)行了分析，整理出來(lái)與大家共同分享。

O型圈在機(jī)械密封中最主要的指標(biāo)是密封性。影響的因素很多，其中有密封結(jié)構(gòu)、材料、制造、安裝、介質(zhì)性質(zhì)及使用等。哪個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，密封性都要受到影響。可把這些因素分為密封件本身和使用條件兩大類。密封結(jié)構(gòu)、材料和制造屬于“密封件本身”，這些因素在制造廠完成，密封件的質(zhì)量取決于制造廠。而安裝、介質(zhì)和使用等屬于“使用條件”的范圍，如何正確使用取決于用戶自己。

一、O型圈的摩擦狀態(tài)

普通的機(jī)械密封是一種接觸式密封，在力的作用下，動(dòng)靜環(huán)構(gòu)成一對(duì)摩擦副。根據(jù)密封結(jié)構(gòu)、介質(zhì)性質(zhì)和工作條件（壓力、速度、溫度等）的不同，密封端面的摩擦狀態(tài)可分為流體摩擦、混合摩擦、邊界摩擦以及干或半干摩擦。摩擦狀態(tài)對(duì)密封性和使用壽命有重要影響，應(yīng)當(dāng)搞清楚。

1、干摩擦

通常機(jī)械密封摩擦副端面由于流體作用增大，間隙減小，會(huì)使摩擦副因密封面微凸體開始接觸而溫度升高或其他原因而開始發(fā)生干摩擦。此外，大多數(shù)密封在開、停車時(shí)短暫地發(fā)生半干摩擦或干摩擦。由于密封面干摩擦?xí)鼓Σ料禂?shù)增大和磨損加劇，導(dǎo)致密封環(huán)燒損或熱應(yīng)力開裂（熱裂），從而發(fā)生大量泄漏的故障。

2、干或半干摩擦狀態(tài)有什么特點(diǎn)

在密封縫隙中不存在液體膜，摩擦副表面上吸附有氣體（或介質(zhì)的燃?xì)猓┗蜓趸瘜印ＤΣ林饕Q于兩表面的固體作用，磨損嚴(yán)重，并且與摩擦副材料以及載荷的關(guān)系很大。隨著磨損的加劇泄漏量增大，所以是機(jī)械密封竭力避免的摩擦狀態(tài)。但是實(shí)際工作中，由于影響因素很多，干或半干摩擦?xí)r有發(fā)生。

縱觀上述幾種摩擦狀態(tài)，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在。她們不是孤立的，而是在某種條件下可以互相轉(zhuǎn)化的。實(shí)際工作中以混合摩擦狀態(tài)居多數(shù)，對(duì)于壓力較高和速度較低的機(jī)械密封（如攪拌斧中），當(dāng)制造精度和安裝水平較高時(shí)，則多數(shù)呈現(xiàn)邊界摩擦。運(yùn)轉(zhuǎn)中如果工作條件發(fā)生變化，例如工藝流程泵中由于某種原因（壓力下降，溫度升高或組分變輕），在密封腔中出現(xiàn)（或接近）汽化狀態(tài)，或正常運(yùn)轉(zhuǎn)的泵發(fā)生抽空，這時(shí)密封端面將處于干或半干摩擦狀態(tài)。

3、混合摩擦

增加密封的閉合力，密封端面之間的縫隙比流體摩擦狀態(tài)減小，使兩表面的高點(diǎn)接觸，其間仍存在局部中斷的液膜，液膜厚度和縫隙高度處于同一個(gè)數(shù)量級(jí)。載荷由液體壓力和固體表面的“高點(diǎn)”共同承擔(dān)。因此，存在著磨損，但很輕微。表面摩擦和磨損性能同時(shí)取決于介質(zhì)性質(zhì)和摩擦副材料，泄漏量不多。普通機(jī)械密封大多處于混合摩擦狀態(tài)。

邊界摩擦對(duì)泄漏量的影響因素

隨著端面比壓的增大，液膜厚度進(jìn)一步減小，摩擦副表面的高峰接觸及相互作用的數(shù)目增多，液膜厚度只有幾個(gè)分子厚，并且不連續(xù)，液膜壓力趨近于零，載荷幾乎都由表面的高峰承擔(dān)。液膜介質(zhì)的粘度對(duì)摩擦性質(zhì)沒(méi)有多大影響。摩擦性能主要取決于膜的潤(rùn)滑性能和摩擦副材料。存在磨損，磨損量不大，泄漏量很小，是機(jī)械密封理想的摩擦狀態(tài)。

二、摩擦力對(duì)O型圈的應(yīng)用

摩擦力的大小在很大程度上取決于被密封件的表面硬度與表面粗糙度。在動(dòng)密封裝置中，摩擦與磨損是O型圈損壞的重要影響因素。磨損程度主要取決于摩擦力的大小。當(dāng)液體壓力微小時(shí)，O型圈摩擦力的大小取決于它的預(yù)壓縮量。當(dāng)工作液體承受壓力時(shí)，摩擦力隨之工作壓力的增加而增大。在工作壓力小于20MPa的情況下，近似地呈線形關(guān)系。壓力大于20MPa時(shí)，隨著壓力的增加，O型圈與金屬表面接觸面積的增加也逐漸緩慢，摩擦力的增加也相應(yīng)緩慢。在正常情況下，O型圈的使用壽命隨著液體壓力的升高將會(huì)近似的呈平方關(guān)系而減小。

摩擦力的增加，使得旋轉(zhuǎn)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸與O形密封圈之間產(chǎn)生大量的摩擦熱。由于多數(shù)O型圈都是用橡膠制成的，導(dǎo)熱性極差。因此，摩擦熱就會(huì)引起橡膠的老化，導(dǎo)致O型圈實(shí)效，破壞其密封性能。摩擦還會(huì)引起O型圈表面損傷，使壓縮量減小。嚴(yán)重的摩擦?xí)芸煲?span>O型圈的表面損壞，失去密封性。作氣動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)用密封時(shí)，摩擦熱還會(huì)引起粘著，造成摩擦力進(jìn)一步增加。運(yùn)動(dòng)用密封在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦阻力還是引起爬行的一個(gè)因素，影響元件和系統(tǒng)的工作性能。所以對(duì)運(yùn)動(dòng)密封來(lái)說(shuō)，摩擦性是重要性能之一。摩擦系數(shù)是摩擦特性的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，合成橡膠摩擦系數(shù)較大，由于密封在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通常處于工作油液或潤(rùn)滑劑參與的混合潤(rùn)滑狀態(tài)，摩擦系數(shù)一般在0.1以下。

三、O型圈的壓縮率和拉伸量對(duì)永久變形的關(guān)系

制作O型圈所用的各種配方的橡膠，在壓縮狀態(tài)下都會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力松弛現(xiàn)象，此時(shí)，壓縮應(yīng)力隨著時(shí)間的增長(zhǎng)而減小。使用時(shí)間越長(zhǎng)、壓縮率和拉伸量越大，則由橡膠應(yīng)力松弛而產(chǎn)生的應(yīng)力下降就越大，以致O型圈彈性不足，失去密封能力。因此，在允許的使用條件下，設(shè)法降低壓縮率是可取的。增加O型圈的截面尺寸是降低壓縮率最簡(jiǎn)單的方法，不過(guò)這會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)尺寸的增加。

應(yīng)該注意，人們?cè)谟?jì)算壓縮率時(shí)，往往忽略了O型圈在裝配時(shí)受拉伸而引起的截面高度的減小。O型圈截面面積的變化是與其周長(zhǎng)的變化成反比的。同時(shí)，由于拉力的作用，O型圈的截面形狀也會(huì)發(fā)生變化，就表現(xiàn)為其高度的減小。此外，在表面張力作用下，O型圈的外表面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是O形密封圈壓縮應(yīng)力松弛的一種表現(xiàn)。

 O型圈截面變形的程度，還取決于O型圈材質(zhì)的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度大的O型圈，其截面高度也減小較多，從這一點(diǎn)看，應(yīng)該按照使用條件盡量選用低硬度的材質(zhì)。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的O形密封圈也會(huì)逐漸發(fā)生塑性變形，其截面高度會(huì)相應(yīng)減小，以致最后失去密封能力。

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