O形密封圈失效機制分析

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所屬分類:密封圈
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缺失的環節

一個額外的觀測提供了“缺失環節”以確定本O形密封圈失效的根本原因。在這三個例子中,直線凹槽邊對面的損毀表明,O型環從槽外壁邊向槽內部壁邊“蜿蜒”,然后朝向壓力源,并再次返回到槽外壁(如圖4)。這是與直觀是相反的,O型環內部的流體壓力應壓迫O型圈與槽外壁相對抗。有趣的是,這種“蜿蜒”造成的回路與反面的破壞形式是一致的,但是幅度較小。

O形密封圈失效機制分析

圖4、槽內的蛇形扭繞及失效結論

揭開這個“缺失環節”使得Parker的產品工程師得出一個假設,即當考慮了兩個重要因素,便解釋了現場的O型密封圈為何失效。

第一個因素是O型環本身內徑。根據維修技術人員的觀察結果和意見,即“這些O型密封圈似乎比正常的大”和“更難安裝”等都不應該被忽視。通常情況下,一位安裝O形密封圈的人比設計它們的工程師更能知道部件應當是怎么樣的才能更好的裝配到一起。這表明,O型密封圈的內徑尺寸可能超值了,或者,最起碼,在可接受的公差最大值處。這造成了兩個問題。首先,操作人員需要將O型密封圈像“蛇”一樣塞入槽中,從而確定裝配過程中沒有墊圈突出來。這導致了槽中的O型密封圈呈波浪狀。在槽內的環形道中根本沒有空間容納這些波紋狀的墊圈。其二,更大的內徑意味著槽內的橡膠體積越大。

第二個因素是不理想的密封設計。因為總的密封填充體積是在設計建議范圍內的,所不同的是其圓周長度。密封填充在溝槽內部槽底處達到100%,而沿槽內的寬度方向和直線端部方向則達到50%。假定橡膠材料是固體,但它們的性能也類似于高粘度流體,跟物理壓縮變形和體積變化相比,它們更容易流動和變形。在這種情況下,當密封是在y(垂直)坐標方向進行壓縮的,則沿著槽底的方向則為X(向外)坐標方向,但重要的是它在Z(圓周方向)坐標是不受限制的。這導致了一旦有空間,橡膠材料則容易流向O型密封槽的直線段方向。

如圖5所示,這兩種因素能互相刺激加重。從油槽底端流出的橡膠的多余長度使得其在凹槽直線方向材料'波動’,最后彎曲形成一個半徑很小的環。當該系統被加壓時,燃料迫使密封裝置緊貼槽的后壁,并且使環的兩側互相壓緊。由此造成了環端部產生較大的180°彎曲以及環的每一側都有90°的彎曲。最初,O型圈能夠承受180°彎曲時所產生的極端張應力,同時O型圈也已通過最初的泄漏測試。經過幾周的使用之后,不管怎樣,重復的加壓循環會導致環的壓力最高點產生損壞,這種180°的彎曲最終導致O型密封圈的破損以及泄漏的產生。

O形密封圈失效機制分析

圖5、失效的機械機制

在這種情況下,失效原因歸結于兩個不相關的因素的相互作用。光有它們本身,也不可能導致失效。在應用中,這兩種因素的每一個都放大了另一個的影響,導致了O型密封圈的失效以及隨之而來的泄漏。

確認及更正

許多常見的O型密封圈失效模式,都是眾所周知的并由本行業記錄在案。本文所述并非其中之一。在任何特殊條件比如本文中所述的,理想的做法便是在可控的實驗室條件下對失效進行重現;直到問題可以被“打開”和“關閉”,而理論方面的解釋則依舊期待被證明。設計軟件教程www.sx1c.com微信紅包活動www.94ha.com蜂蜜的作用www.eahai.com養生小知識www.ui27.com投資小項目www.toucuan.com

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