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【汽车知识】汽车零部件之密封圈(O型圈的密封)

 

O型圈是汽车上常见的零部件,是一种界面形状为圆形的橡胶圈,常用于密封,液体密封如汽油,柴油,机油,也常用于气体密封保持腔体的气密性。

O圈的密封原理和挤出原理:

密封原理:

O形橡胶圈用作压缩密封的基本作用:当O形圈安装在沟槽和密封面之间时,有一定的压缩量,由此产生的反弹力给予被密封的光滑面和沟槽底面以初始的压缩应力,从而起预紧或初始密封作用

由于预密封作用,O形圈与被密封光滑面和沟槽底面紧密接触,这样当流体通过间隙进入沟槽时,只能对O形圈的一侧面起作用。在工作状态下,流体通过间隙加到O形圈一侧的内压力进一步加大时,把O形圈推向沟槽另一侧面而挤压变形成D形状态,并把这种压力传递到密封接触表面。因此,由于最初的过盈压力作用,密封压力实际上大于所施加的流体压力。

流体压力越大,O形圈变形越大,从而传递给接触面的压力也越大,密封作用也就越大。这种由流体压力自动增强密封效果的作用,叫作自紧密封作用。

挤出原理:

O圈是双向密封零件,设计之初的径向和轴向的初始压缩量,决定了O圈的初始密封能力,而被密封的腔体也就是系统压力作用在O圈上的力,就是O圈的密封力。O圈的密封力与系统压力正相关同时也与设计时的填充率和压缩率密切相关。

当压力增加时,O圈通过材料挤出将间隙填充,O圈各方向进行密封,而当压力过大时就会造成较大的应力集中,密封失效。但也正是O圈材料的表面高应力和粘性流体特性才实现了弹性密封。

O圈密封

O圈挤出原理

O圈分静密封和动密封:

1.静密封

静密封是指两个相邻的表面没有相对运动的密封。(除去流体压力造成的小的移动)。静密封常见有:在螺栓或铆钉的下部密封、管接头连接处或者是盖板或龙头的底部密封。可以这样讲,O形圈是自发展以来最佳的静密封。之所以这样,主要是由于O形圈是“傻瓜式密封”,在原件上或过拉时,不需要再加张紧力,并且在保证0形圈正确使用时,人为的错误因素可以不考虑。O形圈并不需要大的负载力即可实现零泄漏密封。

2.动密封

动密封是指被密封的部件之问存在往复运动。由于存在运动,O形圈产生移位。如在液压缸中,O形圈可用于活塞或者活塞杆动密封,特别适用于短行程、小直径缸中。无数的O形圈成功地被用在液体、流体、甚至是在压缩空气的动密封上。在很多场合,O形圈被用于长行程、大直径缸内。若正确使用,O形圈的寿命可以与所密封的元件寿命一样。影响动密封的因素有:挤出、往复、表面粗糙度和材料硬度。在设计过程中,将这些因素考虑周全是十分重要的。

材料选择:

当选择0形圈材料时,应从多方面考虑:被密封的介质、压力和温度范围等主要因素。一种材料也许适合于蒸气,但在一个水冷却系统中将会由于酒精或抗冻添加剂产生负作用。一种材料也许在低温时与液氧相容,但在高温下完全不适用,例如:蒸气机。这些例子表明,O形圈材料选择必须根据具体应用。O形圈密封涉及诸多因素,最终材料选择应该是最综合的选择。

材料的选择要综合考虑介质,材料本身的特性,应用环境(高低温、耐盐雾、老化腐蚀、光照、酸碱性等)。

不同材料的特性对比(如下图来自网络)

设计开发过程中会做哪些验证:

材料端:

材料的耐油、耐老化特性验证;材料的高低温性能;玻璃纤维化程度;扯断伸长率;邵氏硬度;延伸率;

应用端:

冷热温度冲击测试;气密性和泄露测试;耐油性测试耐老化测试等;恶劣极端工况的密封特性;高频高热的密封特性和测试后零部件的状态确认;材料本身对生物质油和过程用油的耐受性测试等;

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