动态密封应用程序最好描述为在硬件组件和密封元件之间有运动的应用程序。这种运动可以是往复的,旋转的,或振荡的。对于阀杆密封,也可以是一种以上类型的组合。
让我们通过一些最常见的单组分弹性密封件的考虑这些应用程序和步行路程。
往复密封
往复密封用于活塞和/或连杆的运动。这些密封构成了o形环的主要动态应用。这里有一个链接动态径向密封压盖标准AS-568 o形环的设计表。
对于往复密封的最佳性能,你必须采取一些因素考虑在内。
热循环的化合物选择
从高(100°F及以上)低的热循环(-40°F以下)的温度可能会导致O形环采取的压缩变定在高温下,并且不能在低温下足够反弹,以提供防漏密封。例如O形环泄漏是特别容易出现在低压,往复的应用程序。因此,当在极端运行热循环预期的,则建议你指定超过一个密封化合物,而不是仅仅满足,所需的温度范围,压缩永久变形,和回弹性的需要。
压力冲击
随着高负荷的突然停止和保持,液压元件会产生超过密封抗挤压能力的系统压力。为了防止挤压和最终的o形环失效,在密封选择和系统设计中都应该预料到压力冲击并有效地加以处理。根据需要,蓄能器或减压阀可能必须安装在液压系统中。
使用备份环或增加密封硬度计也可能是必要的,以防止o形环挤压。有关的更多信息,请点击此链接压力的影响。
挤压
指用于动态密封的o形环压盖设计一般腺体指南。比表A所示的压力低会减少摩擦,但在低压条件下可能会发生泄漏。比显示的更大的挤压将增加摩擦和密封能力,但代价是组装困难,更快的密封磨损和增加螺旋失效的可能性。
伸展
当一个o形环的内径被拉伸时,o形环的横截面减小。在这种情况下,一定要考虑到o形环的减少截面保持了正确的密封挤压百分率。在大多数应用中,拉伸的百分比不应超过5%。
旋转密封件
一种旋转式密封件的应用是通过I.D.突出的转动轴的的密封部件。最重要的因素要考虑在旋转密封件的设计是应用的温度下,摩擦生热性,密封拉伸,挤压,并且轴和腺加工。看看我们旋转密封压盖标准AS-568 o形环的设计表。
应用温度
旋转轴密封件不推荐应用程序用的操作温度低于-40°F降低,或高于+ 250°F。越接近应用是室温,时间越长,O形环可以期待有效地密封。
摩擦生热
由于旋转密封不可避免会产生摩擦热,因此建议采用具有最大耐热性和最小摩擦产生性能的密封材料。内部润滑的化合物通常用于旋转应用。
伸展
在旋转密封应用中,必须通过设计轴直径不大于密封的自由状态(放松状态)内径来消除内径拉伸。用于旋转或振荡应用的轴封应该设计为轴上没有拉伸。当弹性体受到拉伸,温度升高时,它会收缩而不是膨胀,从而增加热量和额外的收缩,直到密封失效。这种由于温度升高而产生的弹性体收缩称为Gough-Joule的效果。
挤压
在大多数转轴应用中,o形环的压力应保持在0.002英寸以下,方法是使用o形环,其外径比相应的压盖大5%左右。一旦安装完毕,外周压缩使o形环的内径与车削轴有轻微接触。这种设计最大限度地减少摩擦热积聚,延长密封寿命。
压盖设计的动态密封件(O型圈和X型圈)
加工
为了减少过早磨损和密封失效,在安装和系统操作期间与密封接触的硬件表面必须做好适当的准备。制备包括适当的材料选择,以及为获得最佳表面光洁度而进行的加工。
为了防止密封挤压或咬碎,矩形、直边、腺状槽是最好的。对于压力高达1500psi的情况,5°坡面是可以接受的,而且更容易加工或成型。将所有的尖角至少切断0.005英寸,以避免在组装和操作过程中对密封造成不必要的切割或刻痕。
表面光洁度(往复密封)
高度抛光的表面是不可取的,因为它将不保留所需的润滑。动态密封应用中最理想的金属表面粗糙度是10到20微米。喷丸或电抛光表面是理想的,因为它提供了小口袋在金属的润滑油。最好的表面是磨光,抛光或硬镀铬。较软的金属表面,如铝或黄铜,一般不应用于动态应用,除非他们有一个硬镀表面。
旋转密封件
轴的组成应该是一个相对较硬的金属,并在0.0005”TIR之内。此外,建议将轴表面加工到16 RMS(用于光滑、非磨蚀性的运行),将压盖表面加工到更粗糙的32 RMS(用于阻止压盖内的密封运动)。
动态密封
o形环
o形环是应用最广泛的密封类型。圆形截面的生产是经济的,并提供了双向密封,易于安装。如果应用正确,o形环在大多数动态应用中都能很好地发挥作用。圆形截面提供了一个点载荷-初始挤压产生最小的表面接触面积。
由于o形环的横截面是圆形的,所以在长冲程往复运动中,它会倾向于滚动或螺旋运动。当密封和移动部件之间的摩擦力超过与压盖壁接触的摩擦力时,这种情况就会发生。
X-Ring
n个x环也可以称为四环。横截面与四叶三叶草相似。像o形环一样,x形环是一个压缩密封。当施加初始挤压时,截面上存在两个实心带。x形环提供了比o形环更稳定的横截面,因此推荐用于长冲程应用,或更宽的脚印密封是一个优点。
有限元分析
方环也可以称为车削环,它与制造环的过程有更大的关系。就像o形环和x形环一样,方环是一个压缩密封。
然而,初始的挤压会在整个接触面产生一个压缩带。大的接触面积,以及由此产生的摩擦,使这种类型的密封不是一个很好的选择,为动态应用。
U-Cup
u型杯有很多变种。这种类型的密封也被称为唇形密封。u罩杯是单向密封的,它只会在一个方向上密封。不像之前提到的环,u罩杯不是一个压缩密封。安装时嘴唇会发生偏转,通常不会有固体压缩带。系统压力促使密封唇产生初级密封。
最好U形杯设计具有的横截面比正方形多个矩形。这提供了长冲程更好的稳定性和潜在的干往复应用。因为U形杯是压力激励时,所述密封件可以用更硬的,高模量的密封,其具有优异的耐磨损和耐磨损性的材料制成。
接触面积和密封几何形状的比较
注意,动态密封确实会泄漏。重要的是要知道泄漏对应用程序有多严重,并做出相应的设计调整。摩擦、磨损、密封能力、挤压和稳定性是评价动态密封应用时需要考虑的基本特性。
动密封原理
摩擦
为了减少摩擦,请记住以下几点:
- 减少挤压(单位负荷)
- 减少表面光洁度(16 RMS最理想)
- 增加润滑
- 减少表面接触面积
- 减少压力
- 增加运动速度
穿
海豹的寿命受以下因素影响:
- 材料的选择
- 硬件表面光洁度
- 存在的润滑
密封性能
为了提高密封性,请尝试以下方法:
- 增加挤压(单位负载)
- 增加表面接触面积
- 增加压力(1500psi)。max。(适用于本文介绍的印章)
- 选择一个压缩密封几何形状超过u罩杯设计
挤压
要降低密封挤压,请尝试以下方法:
- 降低挤出间隙
- 硬度增加
- 减少压力
稳定
为了提高稳定性:
- 选择非圆形截面的密封几何形状
- 拉伸:增加活塞应用的ID拉伸
- 减少ID绵延杆应用