汽车空调关键零部件之一 —— O型圈简介
一、O型圈密封机理
O型圈是一种可对二个方向起密封作用的密封元件,当安装在沟槽中,其径向或轴向预压缩赋予O型圈自身的初始能力,即预压力Pi。O型圈在高压状态下,橡胶弹性体可以看作表明张力极大的流体。在密封容器中,各个方向的压强都相等,施加在弹性体上的压力与安装初始状态的与压力叠加后,预压面的压强Pmax=Pi P2流体压强>P2,随着P2增大Pmax衡大于P2,保证了无泄漏。
如果工作介质压力降到"零"即P1=0时,变形恢复到安装的原始压缩状态,预压面压强为Pi;如果空调系统工作时,介质压力P2=N,作用在预压面的压强为Pmax=Pi P2,即工作前后,预压面的压强时变化的。
二、O型圈设计注意要领
1、O型圈截面积直径尺寸d的选择:
为了达到好的密封效果,所选的O型圈截面积直径d应尽可能选大些,对静密封来讲,大的d更安全,密封宽度大,防渗透效果好。
1、 O型圈材料硬度的选择:
O型圈材料硬度取决于工作压力、密封硬件间隙g(即工作间隙),在标准情况下邵氏A70,高压力工况下,该材料硬度可达到邵氏A90。硬度越高,抗挤出抗泄漏能力越强,但抗渗漏能力越差。
3、O型圈设计二个最关键基本参数
一般要求装配后橡胶O型圈压缩变形率在15~30%为好。
一般要求O型圈装配变形率5~7%之间,小于5%有泄漏风险。
4、安装沟槽的填满率
O型圈按照沟槽矩形面积应大于O型圈截面积约25%,考虑到O型圈与化学物质接触热膨胀等因素,安装沟槽有足够的空间来适应,槽满率应为70-85%之间为好。根据多年工作经验,建议槽满率应大于80%。
5、安装沟槽的圆角
槽口边一律为R1=0.2 底角:d<¢3,R2=0.3;d=¢3-4,R2=0.5;d=¢4-6,R2=0.6;d=¢6-8,R2=0.8
6、安装沟槽的表面粗糙度
密封表面a 不大于1.6;
沟底表面b 不大于3.2;
沟侧表面c 不大于6.5。
7、允许最大工程间隙
密封种类 压力Mpa 允许最大径向间隙(g)mm
邵氏A70 邵氏A80 邵氏A90
径向静密封 不大于6 0.2 0.25 0.30
8、压缩永久变形(断裂延伸率)
在负载作用下橡胶不仅是弹性体,也会出现永久变形,使O型圈在沟槽中的预压力降低,甚至瞬间缺失造成漏油、漏气。
三、 O型圈主要材料
目前国内汽车空调厂家经常使用绿色和黑色二种颜色O型圈,产品全部是常州一家专业公司制造提供,胶料为氢化丁氰橡胶 HNBR。
绿色胶料填料为白炭为主,黑色胶料填料为黑炭为主。
四、O型圈泄漏主要失效模式和主要原因
1、脉冲泄漏
主要原因:
A、O型圈截面积或O型圈内径选择不当,致使槽满率偏低,预压力不够。
B、O型圈材料硬度选择偏硬
C、管路旋沟槽加工存在明显缺陷,比如:
沟槽不光滑、粗糙表面磨损密封圈;
沟槽上部没有圆角过渡、尖锐顶角周边易损伤密封圈;
沟槽里形成内凹台阶、侧壁凹凸不平,气密封过程中易损伤密封圈;
凹槽太宽,密封圈变形大,预压面压强偏小;
2、O型圈破损
主要原因:
没有涂刷防冻油润滑或野蛮装配,O型圈断裂破损。