O veida gredzeni darbojas kā blīvēšanas līdzeklis, būtībā aizverot eju, lai novērstu šķidruma, vai nu šķidruma, vai gāzes, noplūdi vai zudumu. O veida gredzens ir apļveida gredzens, kas parasti ir izgatavots no elastomēra materiāla, ar apļveida šķērsgriezumu. Blīvējums tiek izveidots, ievietojot O veida gredzenu dobumā, kas pazīstams kā dziedzeris. Dziedzeris darbojas, lai saspiestu O veida gredzenu un rada nulles klīrensu, kas efektīvi bloķē šķidruma plūsmu. Blīvēšanas efekts tiek radīts, aksiāli vai radiāli saspiežot O veida gredzenu. Lai nodrošinātu uzticamu blīvējumu, O veida gredzena un savienojošās blīvējuma virsmas saskarnē ir jāveido nepārtraukta "blīvējuma līnija". Šīs "blīvējuma līnijas" izveide ir rezultāts, apvienojot blīvējuma konstrukciju, O veida gredzena šķērsgriezumu un pareizu elastomēra materiāla saspiešanas līmeni. Elastomēra O veida gredzeni darbojas atšķirībā no vairuma materiālu sistēmu, ar kurām strādā inženieri; tai ir būtiski jādeformējas, lai nodrošinātu pareizu darbību.
O-gredzenu izmantošana sniedz dizaineriem plašu blīvējuma dizaina iespēju klāstu. O veida gredzenus var izmantot gan statiskās situācijās, kad nenotiek kustība starp savienotajām daļām, gan dinamiskos lietojumos, kad mašīnas daļas pārvietojas viena pret otru.
Tiek izmantoti trīs pamata blīvējuma modeļi, kuros tiek izmantoti O veida gredzeni: stieņa blīvējums, virzuļa blīvējums un sejas blīvējums. Ja mašīnas daļas iekšpusē ir izgriezts sievišķais dziedzeris tā, ka O veida gredzens ir iekšējā diametra blīvējums, izmantojot radiālo kompresiju, to uzskata par stieņa blīvējumu. Ja mašīnas daļas iekšpusē tiek izgriezts vīrišķais dziedzeris tā, ka O veida gredzens ir ārējā diametra blīvējums, izmantojot radiālo kompresiju, tas tiek klasificēts kā virzuļa blīvējums. Ja blīvējums izmanto aksiālo kompresiju, tas tiek uzskatīts par sejas blīvējumu. Katrā no šiem dizainparaugiem, ņemot vērā gan statiskos, gan dinamiskos lietojumus, ir daudz dizaina alternatīvu, kas ietekmē pielietojuma optimālo blīvējumu.
Shēmas, kas parāda trīs galvenos blīvējuma konstrukciju veidus, pamatojoties uz blīvējuma spēka virzienu un blīvējuma orientāciju.
O veida gredzena kļūme parasti izpaužas kā šķidruma noplūde, kas bija paredzēts blīvēšanai. Lai sākotnēji iegūtu atbilstošu blīvgredzena blīvējumu, kā arī lai šis blīvējums efektīvi uzturētu apmierinošu kalpošanas laiku, ir svarīgi:
Ievērojiet pareizus dziedzeru konstrukcijas principus, kas nodrošina pareizu pārvietošanos saspiešanas gadījumā un piemērotu pielaidi.
Pielietojumam un dizainam izmantojiet atbilstoša izmēra O veida gredzenu.
Izvēlieties piemērotu O veida gredzena materiālu, pamatojoties uz paredzamo mehānisko, termisko un ķīmisko iedarbību.
Veiciet pirmsražošanas simulāciju un faktisko testēšanu, lai pārbaudītu veiktspēju.
O veida gredzena uzstādīšanai ievērojiet pieņemto montāžas praksi.
Kļūmes režīmi
Kopumā O-gredzenu blīves tiek uzskatītas par īpaši uzticamām, pateicoties O veida gredzena/aizvada konstrukcijas vienkāršībai un vispārējai materiāla elastībai. Tomēr vairākos gadījumos var rasties kļūme. O-gredzena kļūme var būt no nelielas noplūdes līdz katastrofālam aprīkojuma bojājumam. Neatkarīgi no lieluma O veida gredzena defektu var diagnosticēt, izmantojot atbilstošus vizuālos un analītiskos paņēmienus. Parastie O-gredzena atteices režīmi ir:
Sprādzienbīstamas dekompresijas attēlojums gumijas O veida gredzenā.
Pārmērīgas kompresijas komplekts
Sprādzienbīstama dekompresija
Uzstādīšanas bojājumi
Nobrāzums
Spirālveida vīšana
Termiskā degradācija
Ķīmiskā iedarbība
Virs kompresija
Ja O veida gredzens sabojājas priekšlaicīgi, tas parasti ir vairāku faktoru kombinācijas rezultāts un nav attiecināms uz vienu iemeslu. Tāpat kā jebkuras kļūmes gadījumā, ir faktori, kas nosaka veiktspēju. O-gredzeniem ir vairākas iespējamās problēmas saistībā ar katru no šiem faktoriem:
Dizains: neatbilstošs blīvslēga dizains un nepareiza izmēra O veida gredzens.
Materiāls: Slikta O veida gredzena materiāla izvēle, pamatojoties uz paredzamajiem ekspluatācijas apstākļiem.
Ražošana: O veida gredzena gumijas apakšsacietēšana, priekšlaicīga sacietēšana, pārmērīga atdalīšanās līnija, materiāla tukšumi vai ieslēgumi.
Montāža: ievietošana, kas izraisa O veida gredzena sagriešanos vai plīsumu.
Servisa apstākļi: pārmērīga termiskā iedarbība, ārkārtējs pielietotais spriegums vai spiediens, neparedzēta agresīvu ķīmisko vielu iedarbība.
Ir vairāki galvenie atribūti, kas būtiski ietekmēs O veida gredzena blīvējuma pielietojuma veiktspēju. Uz šiem elementiem balstās īstermiņa blīvējuma īpašību kvalitāte un O veida gredzenu sistēmas ilgtermiņa izturība un izvairīšanās no bojājumiem.
Izstiepties
Lai nodrošinātu efektīvu blīvējumu, O veida gredzena iekšējam diametram jābūt mazākam par savienojošās detaļas diametru, lai O veida gredzens būtu nedaudz izstiepts un cieši piegultu. Izstiepumam jābūt no 1% līdz 5%, un lielākajai daļai lietojumu ideāls ir no 2% līdz 3%. Kad O veida gredzens ir izstiepts, tā šķērsgriezums tiek samazināts un saplacināts. Samontēta stiepšanās, kas lielāka par 5%, nav ieteicama, jo iekšējais spriegums uz O veida gredzenu izraisa ātrāku novecošanos un saīsina vairuma O veida gredzenu materiālu kalpošanas laiku. No otras puses, nepietiekama stiepšana radīs vaļīgu piegulšanu un palielinās noplūdes iespējamību.
Saspiediet
O veida gredzena izspiešana ir definēta kā šķērsgriezuma biezuma saspiešanas samazināšanās blīvslēga konfigurācijas izraisītas novirzes rezultātā. O veida gredzena tendence mēģināt atgriezties sākotnējā nesaspiestajā formā, kad šķērsgriezums ir novirzīts, ir galvenais iemesls, kāpēc O veida gredzeni veido tik izcilus blīvējumus. Šī iemesla dēļ O veida gredzena blīvējuma konstrukcijā galvenais apsvērums ir izspiešana. Izspiešanu nosaka blīvslēga ģeometrija un O veida gredzena šķērsgriezums. Tas attēlo O veida gredzena šķērsgriezuma diametrālo saspiešanu starp rievas dibena virsmu un citas savienojošās daļas virsmu blīvslēga mezglā.
Ja to izmanto kā statisku blīvējumu, lielākajai daļai elastomēru maksimālā ieteicamā saspiešana ir 30%. Pastāv risks, ka tiek saspiests vairāk nekā 30%, jo radītais papildu stress var veicināt priekšlaicīgu blīvējuma bojāšanos. Minimālajai saspiešanai visām blīvēm neatkarīgi no šķērsgriezuma jābūt aptuveni 0,2 mm. Nepietiekama saspiešana var izraisīt O veida gredzena noplūdi, tāpēc vairums lietojumprogrammu nevar pietiekami darboties, ja saspiešanas nosacījums ir "nē" vai "nulle".
Dziedzera pildījums
Blīvgredzena piepildījums ir blīvējuma tilpuma procentuālā daļa, ko O veida gredzena šķērsgriezums izspiež, kad tas uzstādītā stāvoklī atrodas blīvgredzenā. O veida gredzena šķērsgriezums un dziedzera izmērs kopā nosaka dziedzera pildījumu. Lielākajai daļai O-gredzena blīvējuma lietojumu ir nepieciešams blīvējuma piepildījums no 60% līdz 85% no pieejamā tilpuma, un optimālais piepildījums parasti ir 75%, kas veido 25% tukšuma. Ir svarīgi nodrošināt vismaz 10% tukšumu jebkurā elastomēra blīvgredzenā. Tas nodrošina, ka O veida gredzens netiks pārmērīgi noslogots un atbildīs formai, kas nepieciešama blīvējuma izveidošanai.
Virsmas apdare
Parasti ir ieteicams, lai statisko blīvējumu blīvējuma virsmas virsmas raupjuma vērtība nepārsniegtu 32 mikrocollas (32 rms). Tas nozīmētu dziedzera iekšējās virsmas virsmu. Svarīgi ir arī raupjuma veids un nepārtrauktu nelīdzenumu klātbūtne. Skrāpējumi un izciļņi, kas griežas pāri O veida gredzenam, var izraisīt noplūdes ceļu, jo O veida gredzens var nepietiekami iekļūt un noblīvēt šos virsmas nelīdzenumus.
Montāža
Montāža jāveic ļoti uzmanīgi, lai O veida gredzens būtu pareizi ievietots rievā un netiktu bojāts, kad blīvslēga bloks ir aizvērts. Viens no svarīgākajiem aspektiem ir iekšējā diametra izplešanās, kas nepieciešama, lai montāžas laikā sasniegtu rievu. Šī izplešanās nedrīkst pārsniegt 50% no izvēlētā blīvgredzena gumijas savienojuma galīgā pagarinājuma.
Tāpat ir svarīgi, lai O veida gredzens montāžas laikā netiktu savīts. Tas var radīt pārmērīgu slodzi uz O veida gredzena elastomēru. Turklāt O-gredzenus nekad nedrīkst spiest pāri neaizsargātiem asiem stūriem, vītnēm, spraugām, šķautnēm, pieslēgvietām vai citām asām malām. Blīvgredzena bloka aizvēršana nedrīkst izraisīt O veida gredzena saspiešanu rievas stūros. Dziedzera slēgšana jāveic ar taisnu garenisku kustību. Rotācijas vai svārstību kustība nav vēlama, jo tā var izraisīt blīvējuma saspiešanu, novirzi un saspiešanu vai sagriešanu.
O veida gredzena materiāls
Izvēloties blīvgredzena materiālu, ir svarīgi ņemt vērā vairākus faktorus, galvenokārt pielietoto spiedienu, temperatūras diapazonu, kurā darbosies blīvējums, un blīvējamo ķīmisko šķidrumu. Parasti daudzo O veida gredzenam izvirzīto prasību līdzsvarošana var būt sarežģīta, un tas var radīt vislabāko kompromisu. Lielākā daļa materiālu, ko izmanto O veida gredzeniem, ir elastomēri, un visizplatītākie ir termoreaktīvie gumijas savienojumi un termoplastiskie elastomēri, kuru pamatā ir bloku kopolimēri. Viena no O-gredzenu projektēšanas priekšrocībām ir tā, ka tos var izgatavot no plaša elastomēra materiālu klāsta, lai nodrošinātu funkcionālu un izturīgu blīvēšanas sistēmu. Bieži vien sistēmu projektētāji neņem vērā materiālu atlases kritēriju skaitu un dažādību, kas var izraisīt priekšlaicīgu atteici. Izvēloties pareizo blīvgredzena materiālu, ir jāpievērš uzmanība šādiem apsvērumiem un materiāla īpašībām:
Ķīmiskā saderība
Termiskā pretestība un degradācija
Izturība pret aukstumu
Nodilumizturība un nodilumizturība
Kompresijas un spriegojuma komplekts
Stresa relaksācija
Izturība pret plīsumiem
Termiskās izplešanās koeficients
Saspiežamība un kompresijas modulis
Pārāk bieži O veida gredzena materiāla izvēle tiek veikta, pamatojoties tikai uz durometra cietību, kas var slikti prognozēt elastomēra materiāla īstermiņa un ilgtermiņa mehāniskās īpašības.
Vēl viena iespēja, kas rada bažas, ir gadījumos, kad O veida gredzeni tiek izmantoti kopā ar plastmasas detaļām. Elastomēru materiāli, īpaši gumijas, bieži tiek savienoti ar ievērojamu daudzumu plastifikatora un eļļas. Šādas eļļas, jo īpaši eļļas uz esteru bāzes, tostarp ftalāti, adipāti, trimellitāti, var darboties kā agresīvi vides stresa plaisu (ESC) aģenti.
O-gredzena kvalitāte
O veida gredzena kvalitātei būs salīdzinoši liela ietekme uz blīvējuma sistēmas kopējo veiktspēju. Tas ietver pareizu gumijas maisījuma sajaukšanu un konsekventu O veida gredzena formēšanu. Gumijas īpašības, piemēram, saspiešanas komplekts, modulis, cietība un stiepes izturība, visas tieši ietekmēs sajaukšanas un formēšanas darbības. Ir svarīgi panākt labu konsekvenci. Turklāt ir ieteikumi par pieļaujamo zibspuldzes līmeni atdalīšanās līnijā. Tas parasti ir 0.005 collas plats un 0,003 collas garš. Turklāt O veida gredzena maksimālajai ekscentricitātei jābūt 0,05 mm.
Secinājums
O-gredzenus var uzskatīt par vecu tehnoloģiju sastāvdaļu un mezglu projektēšanā un ražošanā. To dizains un funkcija ir salīdzinoši vienkārša, un tās ir izmantotas kā plombas kopš 19. gadsimta sākuma. Tomēr to vienkāršība ir iemesls, kā tie efektīvi darbojas blīvēšanas lietojumos. Ņemot vērā būtiskas izmaiņas, kas notikušas inženierzinātnēs, projektēšanā un ražošanā pēdējo 120 gadu laikā, O veida gredzeni būtībā ir palikuši nemainīgi pēc formas un funkcijas. O-gredzeni ir bijuši un joprojām ir vienkāršs, taču efektīvs un daudzpusīgs blīvēšanas risinājums.