2)溫度與O形圈馳張過程的關(guān)系
使用溫度是影響O形圈永久變形的另一個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高,O形圈的壓縮永久變形就越大。當(dāng)永久變形大于40%時,O形圈就失去了密封能力而發(fā)生泄漏。因壓縮變形而在O形圈的橡膠材料中形成的初始應(yīng)力值,將隨著O形圈的馳張過程和溫度下降的作用而逐漸降低以致消失。溫度在零下工作的O形圈,其初始壓縮可能由于溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50~-60℃的情況下,不耐低溫的橡膠材料會完全喪失初始應(yīng)力;即使耐低溫的橡膠材料,此時的初始應(yīng)力也不會大于20℃時初始應(yīng)力的25%。這是因為O形圈的初始壓縮量取決于線脹系數(shù)。所以,選取初始壓縮量時,就必須保證在由于馳張過程和溫度下降而造成應(yīng)力下降后仍有足夠的密封能力。
溫度在零下工作的O形圈,應(yīng)特別注意橡膠材料的恢復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。綜上所述,在設(shè)計上應(yīng)盡量保證O形圈具有適宜的工作溫度,或選用耐高、低溫的O形圈材料,以延長使用壽命。
3)介質(zhì)工作壓力與永久變形
工作介質(zhì)的壓力是引起O形圈永久變形的主要因素。現(xiàn)代液壓設(shè)備的工作壓力正日益提高。長時間的高壓作用會使O形圈發(fā)生永久變形。因此,設(shè)計時應(yīng)根據(jù)工作壓力選用適當(dāng)?shù)哪蛪合鹉z材料。工作壓力越高,所用材料的硬度和耐高壓性能也應(yīng)越高。為了改善O形圈材料的耐壓性能,增加材料的彈性(特別是增加材料在低溫下的彈性)、降低材料的壓縮永久變形,一般需要改進材料的配方,加入增塑劑。但是,具有增塑劑的O形密封圈,長時間在工作介質(zhì)中浸泡,增塑劑會逐漸被工作介質(zhì)吸收,導(dǎo)致O形密封圈體積收縮,甚至可能使O形密封圈產(chǎn)生負(fù)壓縮(即在O形密封圈和被密封件的表面之間出現(xiàn)間隙)。因此,在計算O形密封圈壓縮量和進行模具設(shè)計時,應(yīng)充分考慮到這些收縮量。應(yīng)使壓制出的O形密封圈在工作介質(zhì)中浸泡5~10晝夜后仍能保持必要的尺寸。O形圈材料的壓縮永久變形率與溫度有關(guān)。當(dāng)變形率在40%或更大時,即會出現(xiàn)泄漏,所以幾種膠料的耐熱性界限為:丁腈橡膠70℃,三元乙丙橡膠100℃,氟橡膠140℃。
因此各國對O形圈的永久變形作了規(guī)定。中國標(biāo)準(zhǔn)橡膠材料的O形圈在不同溫度下的尺寸變化見表。同一材料的O形圈,在同一溫度下,截面直徑大的O形圈壓縮永久變形率較低。在油中的情況就不同了。由于此時O形圈不與氧氣接觸,所以上述不良反應(yīng)大為減少。加之又通常會引起膠料有一定的膨脹,所以因溫度引起的壓縮永久變形率將被抵消。因此,在油中的耐熱性大為提高。以丁腈橡膠為例,它的工作溫度可達120℃或更高。
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