O-ringler, ucuz fiyatları, basit imalatları, güvenilir işlevleri ve basit kurulum gereklilikleri nedeniyle sızdırmazlık için en yaygın mekanik tasarımlardır. O-ringler ucuz olmalarına rağmen bazı özel ortamlarda sık sık değiştirilmeleri makinenin bakım maliyetini artıracak ve ekipmanın normal çalışmasını etkileyecektir. Bu nedenle O-ringlerin özelliklerini anlamak gerekir.
-50 ila -60 derecede, düşük sıcaklıklara dayanıklı olmayan kauçuk malzemeler başlangıç gerilimlerini tamamen kaybederler; Düşük sıcaklığa dayanıklı kauçuk malzemeler için bile, bu andaki başlangıç gerilimi 20 derecedeki başlangıç geriliminin yüzde 25'inden fazla olmayacaktır. Bunun nedeni, O-ring'in ilk sıkıştırmasının lineer genleşme katsayısına bağlı olmasıdır.
O-ring'in yanlış tasarımı ve kullanımı hasarını hızlandıracak ve sızdırmazlık performansını kaybedecektir.
Deneyler, sızdırmazlık halkası cihazının her bir parçasının tasarımının makul olması durumunda, sadece basıncı artırmanın O-ringe zarar vermeyeceğini göstermiştir. Yüksek basınç ve yüksek sıcaklıktaki çalışma koşulları altında, O-ring hasarının ana nedeni, O-ring malzemesinin kalıcı deformasyonu, O-ring'in sızdırmazlık boşluğuna sıkışmasının neden olduğu boşluk ısırması ve bozulmasıdır. hareket sırasında O-ring.
Kalıcı deformasyon O-ring sızdırmazlık halkası için kullanılan sentetik kauçuk malzeme viskoelastik bir malzeme olduğundan, başlangıçta ayarlanan sıkıştırma miktarı ve geri tepme engelleme kapasitesi kalıcı olarak deforme olacak ve uzun süreli kullanımdan sonra kademeli olarak kaybolacak ve sonunda sızıntıya neden olacaktır.
Kalıcı deformasyon ve elastik kuvvet kaybı, O-ringlerin sızdırmazlık performansını kaybetmesinin ana nedenleridir. Aşağıdakiler kalıcı deformasyonun ana nedenleridir.
Sıkıştırma oranı ile esneme miktarı ve kalıcı deformasyon arasındaki ilişki
O-halkalarını yapmak için kullanılan çeşitli kauçuk formülasyonları, sıkıştırılmış durumda sıkıştırma gerilimi gevşemesi üretecektir. Bu sırada, sıkıştırma gerilimi zamanın artmasıyla azalacaktır. Servis süresi ne kadar uzun olursa, sıkıştırma oranı ve esneme o kadar yüksek olur, lastik geriliminin gevşemesinden kaynaklanan gerilim düşüşü o kadar büyük olur, böylece O-ring yeterince elastik olmaz ve sızdırmazlık kabiliyetini kaybeder. Bu nedenle, izin verilen kullanım koşulları altında sıkıştırma oranını düşürmeye çalışmak tavsiye edilir.
O-ring'in kesit boyutunu artırmak, sıkıştırma oranını azaltmanın en kolay yoludur, ancak bu, yapısal boyutu artıracaktır. İnsanların sıkıştırma oranını hesaplarken, montaj sırasında O-ring'in gerilmesinden kaynaklanan kesit yüksekliğindeki azalmayı genellikle göz ardı ettiklerine dikkat edilmelidir. Bir O-ring'in kesit alanındaki değişiklik, çevresindeki değişiklikle ters orantılıdır. Aynı zamanda gerilimin etkisiyle O-ring'in kesit şekli de değişecek ve bu da yüksekliğinde azalma olarak kendini gösteriyor. Ayrıca yüzey gerilimi nedeniyle O-ring'in dış yüzeyi düzleşir, yani bölümün yüksekliği bir miktar azalır. Bu aynı zamanda O-ring sıkıştırma gerilimi gevşemesinin bir tezahürüdür.
O-ring bölümünün deformasyon derecesi, O-ring malzemesinin sertliğine de bağlıdır. Aynı germe miktarının olması durumunda, sertliği yüksek olan O-ring, kesit yüksekliğinde de daha büyük bir azalmaya sahip olacaktır. Bu açıdan bakıldığında kullanım koşullarına göre mümkün olduğunca sertliği düşük malzemeler seçilmelidir. Sıvı basıncı ve geriliminin etkisi altında, kauçuk O-ring kademeli olarak plastik deformasyona uğrayacak ve enine kesit yüksekliği buna göre azalacak ve sonunda sızdırmazlık kabiliyetini kaybedecektir.
Sıcaklık ve O-ring gevşeme süreci arasındaki ilişki
Servis sıcaklığı, O-ring'in kalıcı deformasyonunu etkileyen bir diğer önemli faktördür. Yüksek sıcaklıklar kauçuk malzemelerin eskimesini hızlandıracaktır.
Çalışma sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, O-ring'in sıkıştırma seti o kadar büyük olur. Kalıcı deformasyon yüzde 40'tan fazla olduğunda, O-ring sızdırmazlık özelliğini kaybeder ve sızıntı yapar. O-ring'in kauçuk malzemesinde sıkıştırma deformasyonu nedeniyle oluşan ilk gerilim değeri, O-ring'in gevşeme süreci ve sıcaklık düşüşü ile kademeli olarak azalacak ve hatta yok olacaktır. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda çalışan O-ringler için, sıcaklıktaki keskin düşüş nedeniyle ilk sıkıştırmaları azalabilir veya tamamen ortadan kalkabilir. -50 ila -60 derecede, düşük sıcaklıklara dayanıklı olmayan kauçuk malzemeler başlangıç gerilimlerini tamamen kaybederler; Düşük sıcaklığa dayanıklı kauçuk malzemeler için bile, bu andaki başlangıç gerilimi 20 derecedeki başlangıç geriliminin yüzde 25'inden fazla olmayacaktır. Bunun nedeni, O-ring'in ilk sıkıştırmasının lineer genleşme katsayısına bağlı olmasıdır. Bu nedenle, ilk sıkıştırmayı seçerken, gevşeme süreci ve sıcaklık düşüşünden kaynaklanan gerilim düşüşlerinden sonra hala yeterli sızdırmazlık kabiliyetinin olduğundan emin olmak gerekir. Sıfırın altındaki sıcaklıklarda çalışan O-ringler için, kauçuk malzemenin geri kazanım indeksine ve deformasyon indeksine özel dikkat gösterilmelidir.
Özetlemek gerekirse, tasarım, O-ring'in uygun bir çalışma sıcaklığına sahip olmasını sağlamaya çalışmalı veya hizmet ömrünü uzatmak için yüksek ve düşük sıcaklığa dayanıklı O-ring malzemeleri seçmelidir.
Orta çalışma basıncı ve kalıcı deformasyon Çalışma ortamının basıncı, O-ring'in kalıcı deformasyonuna neden olan ana faktördür.
Modern hidrolik ekipmanların çalışma basıncı her geçen gün artmaktadır. Uzun süreli yüksek basınç, O-ring'in kalıcı deformasyonuna neden olur. Bu nedenle tasarım sırasında çalışma basıncına göre uygun basınca dayanıklı kauçuk malzemeler seçilmelidir. Çalışma basıncı ne kadar yüksekse kullanılan malzemenin sertliği ve basınç dayanımı da o kadar yüksek olmalıdır. O-ring malzemesinin basınç direncini iyileştirmek, malzemenin esnekliğini artırmak (özellikle düşük sıcaklıkta malzemenin esnekliğini artırmak) ve malzemenin sıkıştırma setini azaltmak için, genellikle formülü iyileştirmek gerekir. malzemenin ve bir plastikleştirici ekleyin. Bununla birlikte, plastikleştiricili O-ring uzun süre çalışma ortamına daldırılırsa, plastikleştirici çalışma ortamı tarafından kademeli olarak emilerek O-ring hacminin küçülmesine ve hatta negatif sıkıştırmaya neden olabilir. O-ring (yani, O-ring ile sızdırmaz parçanın yüzeyi arasında bir boşluk oluşur).
Bu nedenle, O-ring sıkıştırmasını hesaplarken ve kalıbı tasarlarken, bu çekmeler tamamen dikkate alınmalıdır. Preslenmiş O-ring, çalışma ortamında 5-10 gün ve gece bekletildikten sonra gerekli boyutu korumalıdır.
O-ring malzemelerinin sıkıştırma seti sıcaklığa bağlıdır. Deformasyon oranı yüzde 40 veya daha fazla olduğunda sızıntı meydana gelir, bu nedenle birkaç kauçuk malzemenin ısı direnci limitleri şöyledir: nitril kauçuk 70 derece C, EPDM kauçuk 100 derece C, flor kauçuk 140 derece C. O-ringlerin kalıcı deformasyonu.
Aynı sıcaklıktaki aynı malzemeden O-ringler için, daha büyük kesit çapına sahip O-ring daha düşük bir sıkıştırma setine sahiptir. Petrolde durum farklı. O-ring şu anda oksijenle temas halinde olmadığı için yukarıda belirtilen yan etkiler büyük ölçüde azalır. Ek olarak, genellikle kauçuk bileşiğinin belirli bir genleşmesine neden olur, bu nedenle sıcaklıktan kaynaklanan sıkıştırma ayar hızı dengelenecektir. Bu nedenle, yağdaki ısı direnci büyük ölçüde iyileştirilmiştir. Nitril kauçuğu örnek alırsak, çalışma sıcaklığı 120 derece ve üzerine çıkabilmektedir.