Проектирование и разработка масляных уплотнителей

Конструкция масляных уплотнительных конструкций основывается в первую очередь на условиях эксплуатации, условиях сборки и условиях окружающей среды.процесс производстваПри проектировании масляного уплотнения первым шагом является выбор подходящего материала уплотнения.Используемая формула соединения резины должна обеспечивать разумное сочетание свойств, отвечающих требованиям теплостойкости., устойчивость к маслу, износостойкость и хорошая производительность процесса.

Параметры использования масляных уплотнений и параметры конструкции
 

При конструктивном проектировании используемые параметры и параметры проектирования должны быть совместимы.

При проектировании конструкции масляного уплотнения следует учитывать структурные параметры, показанные на рисунке ниже.

(1) Интерференция губ (d-d1)

Если вмешательство большое, губа будет чрезмерно растягиваться, вызывая старение и износ, сокращая срок службы.Потому что помехи связаны с радиальной силой всей губыЗначения интерференций, приведенные в таблице 2, предназначены только для справки.

Таблица 2 Интерференции различных диаметров вала

(2) Значение положения пружины "R"

Это значение является теоретической шириной контакта в конструкции. Большее значение "R" увеличивает ширину контакта и трение. Меньшее значение "R" не способствует герметизации.Значения "R" для положений пружин в таблице 3 предназначены только для справки..

(3) Длина талии

Радиальная сила, обеспечиваемая длиной талии, составляет около 50% от радиальной силы рта масляного уплотнения.Один из способов достичь этого - увеличить длину талии масляного уплотненияОднако внешний диаметр масляной уплотнители обычно стандартизирован. Даже нестандартное место сборки также ограничивает эту ширину. Поэтому прямая длина талии ограничена.Эта проблема может быть решена путем получения изогнутого сечения от прямой части талии.

(4) Толщина талии

Эксперименты показали, что даже при низком давлении деформация, как показано на рисунке (А), может легко произойти.Более толстая талия ослабляет действие пружины.Для решения конфликта между деформацией талии и следоподобностью,рекомендуется переформатировать талию, как показано на рисунке (B).Это увеличивает жесткость талии, не ущемляя возможности отслеживания эксцентричности.

(5) Длина верхней части головы

Некоторые диаграммы поперечного сечения масляных уплотнений проектируют длину верхней части головки (t) равной радиусу пружины (r).Чтобы не допустить падения пружины., конструкция должна гарантировать, что t больше r, по крайней мере удовлетворяя следующему соотношению: t = 4/3 r.

(6) Форма пружинной канавки

Многие масляные уплотнители совершают ошибку при проектировании пружинной канавки, проектируя радиус пружинной канавки (R) и радиус пружинного круга (r) на разные значения.Экспериментальная проверка показала, что у некоторых морских тюленей губы имеют две зоны контактаПоэтому, когда R=r, распределение напряжения на губе лучше всего, с одной зоной контакта.Зачастую трудно сделать их абсолютно равными в производстве.Единственный способ сохранить небольшую разницу между ними - это сохранить небольшую разницу между ними.

(7) Конструкция металлического каркаса

Основная функция металлической рамы заключается в укреплении структурной жесткости масляного уплотнения.Его толщина и способ конфигурации зависят от условий работы и условий сборки масляного уплотнения.

(8) Пролетная катушка

Существует два типа пружин, используемых в масляных уплотнениях: пружины подвязки и пружины листьев.и количество проволочных катушек, ссылаются на соответствующие стандарты и руководства по механической конструкции.

(9) Радиальная сила

Радиальная сила является чрезвычайно важным параметром.

1Если радиальная сила слишком мала, то эффективность уплотнения будет плохой; 2. Если радиальная сила слишком велика, то произойдет износ и срок службы сократится; 3.Радиальная сила напрямую влияет на трение и температуру зоны контакта. Когда радиальная сила слишком велика, трение генерирует большое тепло и ускоряет старение губы;Когда вал и корпус эксцентричны, необходимо применить соответствующую радиальную силу, чтобы убедиться, что губа имеет соответствующую способность следить; 6. радиальная сила ограничивает рабочее давление среды.,Дальнейшее увеличение радиальной силы сократит срок службы масляного уплотнения.

Материал масляного уплотнения

В настоящее время масляные уплотнители в основном изготавливаются из синтетического каучука, поскольку их выбор и конструкция являются ключевыми факторами, влияющими на эффективность уплотнения и срок службы масляных уплотнителей.очень важно точно понять свойства резины и выбрать подходящий материалНаиболее подходящий резиновый материал для масляных уплотнений должен определяться на основе соответствующих параметров масляного уплотнения: радиальная сила на вал должна быть достаточно высокой, чтобы предотвратить утечку,но достаточно низкий, чтобы поддерживать определенную толщину масляной пленки, чтобы поддерживать низкое тепло тренияУ герметики должно быть достаточное вмешательство, чтобы преодолеть воздействие эксцентричности во время работы.

Материал масляного уплотнения напрямую влияет на эти три параметра. По мере изменения материала со временем и температурой, ключевые параметры также меняются соответственно. Например, по мере повышения температуры,модуль материала уменьшаетсяТепловое расширение, опухоль материала, вызванная уплотнительной средой, и твердость резинового соединения все влияют на радиальную силу и интерференционное приспособление.

По этим причинам при выборе масляных уплотнительных материалов следует учитывать следующие свойства: совместимость с уплотнительной средой, устойчивость к отеку или отверждению вследствие среды;хорошая теплостойкость и износостойкость; и умеренная эластичность для учета колебаний шероховатости и эксцентричности вала.

Из-за постоянного развития составов каучуковых материалов, появления новых материалов и постоянного улучшения существующих материалов,ниже приведено краткое описание наиболее часто используемых материалов для масляных уплотнений: нитриловая резина (NBR), полиакриловая резина (PAR), силиконовая резина, фторная резина (FKM) и политетрафторэтилен (PTFE).

Нитрильная резина

NBR может использоваться в больших количествах, чем все другие эластомеры, комбинированные в производстве уплотнений.Он классифицируется как низкий.В то время как устойчивость к маслу НБР увеличивается с содержанием пропилена, его гибкость при низких температурах снижается.Некоторое сопротивление высокотемпературным топливам и маслам часто жертвуется.Нитрильная резина обладает отличными физическими свойствами, с лучшей холодной проходкой, рваной и абразионной стойкостью, чем большинство других резин.Хотя эти свойства могут быть улучшены с помощью дизайна формулыНитриловый каучук подходит для использования с маслами на основе нефти, топливными маслами, водой, силиконовыми маслами и силиконовыми эфирами, а также смесями этиленгликола.не подходит для контакта с маслами EP, галогенированные углеводороды, нитроуглеводороды, фосфатные эфирные жидкости, кетоны, сильные кислоты и некоторые автомобильные тормозные жидкости.

Полиакрилатная резина

Полиакрилатная резина (ACM) представляет собой эмульсионную смесь алкилоакрилатов с другими ненасыщенными мономерами.Показатели полиакрилатного каучука находятся на уровне между показателями нитрилового каучука и флуорового каучукаПоскольку его основная цепь не содержит двойных связей, он обладает высокой устойчивостью к теплу, озону и погодным воздействиям.Наличие функциональных групп хлора (Cl) или (CM) на боковых цепочках еще больше повышает его устойчивость к маслуОсновной особенностью этого каучука является его отличная стойкость к минеральному маслу, гиперболическому маслу и маслу при 178 °C.Он также имеет отличную устойчивость к старению и гибкому трещинуОсновными недостатками являются плохая обработка, прилипание к роликам во время смешивания, ограниченные характеристики при низких температурах, низкая устойчивость к воде и парам,низкая устойчивость к этиленгликолу и высокоароматическим масламЕе эластичность, износостойкость и электроизоляционные свойства также относительно плохие.из-за высокой степени насыщенияХотя его износостойкость может быть значительно улучшена с помощью правильной формулировки, он все еще не соответствует нитриловой резине.

Силиконовый каучук

Силиконовый каучук сохраняет свои механические свойства в широком температурном диапазоне, оставаясь гибким при -65°C и способным к длительной работе при 230°C.Хотя его механические свойства могут быть улучшены с помощью специального соединенияЕго устойчивость к щелочам, слабым кислотам и озону, как правило, хороша, но его устойчивость к маслу умеренная.Химические свойства могут быть улучшены с помощью комбинирующих агентовСиликоновый каучук, как правило, не подходит для использования в углеводородах, таких как бензин, парафин и легкое минеральное масло.поскольку эти средства будут вызывать его опухнуть и смягчитьОсновным преимуществом силиконовой резины является ее способность поддерживать эластичность при очень низких температурах.изготавливается из полиэтиленового каучука,Для вращающихся уплотнений его рабочая температура выше, чем у стандартной резины.

Флуоросиликоновый каучук является более дорогим каучуком. Его производительность по существу такая же, как и у силиконового каучука, но его диапазон применения более узкий. Его основным преимуществом является его устойчивость к маслу,который сопоставим с нитриловым каучуком или близко к немуЭто позволяет использовать его за пределами рабочих температурных пределов нитриловой резины, при этом обеспечивая устойчивость к маслу, которой не хватает силиконовой резины.

Фторированный каучук

Фторированный каучук представляет собой насыщенный полимер, содержащий атомы фтора на атомах углерода в основной или боковой цепи.Он отличается стойкостью к высоким температурам, масла, сильную коррозию, растворители, выветривание, озон, низкая проницаемость газов и отличные физические свойства.его недостатки - плохая производительность при низких температурах и высокий компрессионный наборДля улучшения комплекса сжатия флуорогазы были проведены значительные исследования как внутри страны, так и на международном уровне.

Политетрафторэтилен

Пластмассы, как правило, полутвердые и обычно не используются в качестве уплотнителей. Политетрафторэтилен (ПТФЕ) является исключением.в частности, его устойчивость к химическим атакам в широком диапазоне температур работыОн имеет низкий коэффициент трения против металлов, но без усиления наполнителем его механическая прочность низкая.Например,, обработанный или формованный ПТФЕ может использоваться как поверхность с низким уровнем трения, так и химически устойчивое покрытие.

Свойства масляного уплотнения

Рабочая температура масляных уплотнителей

Рабочая температура является важнейшим фактором, влияющим на срок службы масляных уплотнителей.

Таблица 4 Рабочая температура обычно используемых масляных уплотнителей

Изменения в производительности при низких температурах значительно отличаются от тех, которые происходят при высоких температурах.замедление восстановления от деформацииКристаллизация также происходит, хотя и медленно. Перед тем как материал достигнет хрупкости, если нет альтернативных эластомерных материалов, сила пружины может обеспечить необходимую устойчивость.При высоких температурахВ то же время высокие температуры ускоряют старение материала.обычно проявляется как потеря эластичности и постепенное увеличение твердости и модуля.

Сопротивление износу масляных уплотнителей

Сопротивление износа материала является важным фактором для масляных уплотнений. Сопротивление износа резины связано с его твердостью и стойкостью к разрыву.Лучшая стойкость к разрыву также приводит к лучшей износостойкостиКроме того, на износостойкость материала также влияют такие факторы, как коэффициент трения и блеск поверхности.

Совместимость с уплотнителями

Когда материал поглощает жидкую среду, его объем меняется, а чрезмерное расширение может ухудшить физические и механические свойства материала, делая его неприемлемым.Чрезмерное расширение также может вызвать химические реакцииВ этих случаях герметичное средство и материал несовместимы.В некоторых случаях, уплотнительная среда может извлекать такие добавки, как пластификаторы и антиоксиданты из каучукового соединения, изменяя состав эластомера и даже вызывая сжатие, что приводит к утечке.Информация о совместимости материалов для масляных уплотнений с определенными средами, см. таблицу 5.

Таблица 5 Совместимость материалов масляных уплотнителей

Из вышеизложенного видно, что конструкция масляного уплотнения очень важна.не может быть достигнуто эффективное уплотнение.