李秀權信息技術有限公司
成科橡膠制品有限公司
(橡膠技術李秀權工作室)
 
新聞詳情

橡膠密封制品簡介

來源:網摘作者:不詳瀏覽數:433

橡膠密封制品種類

隨著國民經濟的發展和科學技術的的進步,橡膠以獨特的性能(最大單位重量的彈性貯能和粘彈性質)制成各種各樣的密封制品,廣泛的應用在汽車、摩托車、家電、液壓氣動機械、冶金、水暖、衛浴、石油化工機械、食品、船舶、航天、手工等行業。近年,新的成型技術,高分子材料的開發,以及納米技術的應用,更使得密封制品達到了新的境界。

為了使麥豐員工,忙提高密封制品的制造技術水平,我們決定從本刊開始,系統介紹橡膠密封制品工藝技術,分期出版。

橡膠密封制品

橡膠密封制品種類繁多,用途很廣,一般根據其使用狀況,大致分類如下:

1.靜態密封用:“O”型圈、墊圈、墊片、密封條、防塵罩……除此以外,液體密封膠,厭氧膠、橡膠膩子也可用于靜態密封。

2. 動態密封用:

a) 往復運動用---各種斷面“O”形圈、密封圈、皮硫、皮圈、防塵罩等;

b)旋轉運動用---“O”形圈、各種斷面密封圈、墊圈等;

c)高真空用---“O形圈、隔膜、墊圈、墊片等。

以下分別對一些主要的,典型的密封制品進行闡述:

一.“O”型圈

這是我公司主要產品之一。“O”形圈的結構簡單,裝卸方便,體積小,密封性能可靠。所以作為密封件得到廣泛的應用;早期,“O”形圈,只作固定型的靜態密封用,后來使用范圍逐漸擴大,可用于往復運動,旋轉運動,而且耐壓范圍也逐步的提高。“O”形圈的結構如圖1

(一)“O”形圈的使用情況

2 ABC分別為平面法蘭和缸法蘭及缸螺紋法蘭密封,稱之為靜密封(或固定密封)圖A為往返運動密封,B為旋轉運動 密封呢感,都稱之為動密封。

(二) O)形圈的密封原理

1、靜態密封

1 當主體壓力較低,P=0時,由于安裝對“O”形圈的接觸面上,形成一定的接觸壓力PO(接觸面單位平均壓力),阻止液體的泄漏而獲得密封。(見圖3

2)當液體壓力較大(如圖4P=50公斤/厘米2時,“O”形圈的接觸壓力:

    PM=PO+PH

    式中:PM---平位面積接觸平均總壓力

     PO----裝配壓縮變形產生的平均單位壓力

由此可見“O”形圈的接觸壓力,隨介質壓力的增加而增加,當PHPO大很多時,PO就不是密封的主要因素。PH成為密封的主要因素,這種密封作用稱之為自密封。

2       當介質壓力很高時,P>100公斤/厘米2

(O)形圈一部分被擠入間隙,提高膠料的硬度,減大小空隙位,可以在一定壓力范圍內有一定的效果,當介質在壓力P>300公斤/厘米2時,需要加檔圈(如圖)檔圈的材料一般為聚甲醛、聚四氟乙烯、尼龍等

(二)動態密封

  1)往復密封:如圖4左邊是有一定壓力(P1)的介質,右邊是大氣一側,當“O”形圈的接觸壓力大于液壓P1時。一般不產生泄漏,但由于“O”形圈產生凹凸不平的現象(圖4)此時軸承向右運動(圖4)轉附在軸上的液體就會向“O”形圈與軸接觸的楔形狹窄處拖淺,使該處的液壓P高于P1,當P仍小于接觸壓時仍可密封,若P大于接觸壓力灰頂起“O”形圈(如圖4)是液體進入右邊的凹下處,軸承繼續向右運動P繼續升高又會使液體直入第二個凹處,這樣相繼被液體浸入,沿運動的方向就會產生泄漏,若軸向左運動控附在軸上的液體,出與上述的作用一樣,向內產生泄漏。若向右向左泄漏量不等。向外泄漏量大雨向內泄漏量,兩者之差稱之為“0”形圈的外泄漏,經試驗研究,形圈的泄漏量的新響因素列入下式

URD.R1.5.U2p/Fh)式中:U——寫;泄漏量(毫米/小時)

                             D——軸經(厘米)

                             R——液體黏度(厘拖)

                             U——往復平均速度(厘米/小時)

Fp);Fh——分別是液壓和“O”形圈硬度有關函數。

(三)旋轉密封:密封原理與油封類似,將在油封中敘述。

    3“O”形圈作為往復密封時(如圖5)可以裝在活塞上或裝在油缸上兩種安裝形式。

壓縮量計算如下:

S=do-(D1-d1)/2=do-h

式中:S—壓縮量

do—“O”形圈自由狀態斷面直徑(毫米)見圖6

壓縮率按下式計算

K=S/do*100%

壓縮率的選取值見表

2=d1+dod1+do

式中:2——拉伸量

d1——“O”形圈實際內徑(毫米)

do——“O”形圈自由斷面直徑(毫米)

d1 ——活塞槽底徑或活桿直徑(毫米)

由上表可知,密封的形式不同,其拉伸與壓縮率都較大,動密封較小,特別是旋轉密封,不但不需要拉伸量,反而“O”形圈的內徑比軸徑還要大,壓縮也很小,這樣可以防止高速旋轉生熱,使“O”形圈收縮,使磨檫加劇而過于損壞,采用放大“O”形圈方法,可提高“O”形圈有于旋轉密封的壽命。

2、“O”形圈的壓縮永久變形,壓縮永久邊形是控制“O”形圈質量的一項重要措施。壓縮永久變形大,使“O”形圈在短期內就會失去密封作用,因為使密封所需要的接觸壓力的分布狀態,壓縮永久變形主要決定于膠料本身的的性能,以及使用溫度。

(四)其它類型“O”形圈

由于“O”形圈在密封制品中有它的獨特的優點,諸如結構簡單,使用方便,成本低,占空間位置小,適應性廣等,所以各行各業需要的密封制品都盡量采用“O”形圈,而且對“O”形圈的研究,擴大使用范圍,仍在不斷地加緊進行著,新形的“O”型圈不斷出現,種款很多,如突冠形“O”形圈,MY形、X形、形、D形、斷面的“O”形圈,組合形的“O”行圈,各有特點,在今后的生產中,應大力開發。

二、油封:

(一)、油封簡歷

油封主要用于旋轉運動封油的密封件,大多數主油封,都裝有彈簧作為密封接觸壓力的主要來源。由于金屬彈簧的耐性、耐疲勞性(長期使用無應力衰減),以及它的可調性(彈簧長度的調)好,同時由于油封唇口部位不像“O”形圈那樣直接裝在溝槽里,而是通過一定柔性的腰部與骨架相連,這樣它具有一定的隨應性(即加工精度不需像“O”形那樣高,允許一定的偏心度),新的油封很廣泛用于一般的旋轉密封,并經過不斷研究,新型的、壽命長的、速度高的油封也正在研制開發。

常用油封結構形式和特征

類型

特征

單唇口型

最常見形式,用于無塵環境,壓力0.20.3公斤/厘米2

雙唇口型

有防塵唇,用于無塵環境,兩唇之間填潤滑油

無彈簧型

用于密封潤滑脂或除塵,3-5單唇型并用

耐壓型

一般耐壓3公斤/厘米2,骨架延伸腰部或唇部

抗偏心型

腰部呈W型,可在偏心較大的部位密封

往復型

往復運動用,主唇封油,外唇保護油膜

兩側密封型

同時可兩側封油,不使兩種潤滑油混合

單向回流型

正轉能將要漏的油回流,適用于高速密封,反轉加速漏油

雙向回流型

可正反轉密封,適用于高速密封

(二)油封密封原理

1、邊界潤滑理論:就是油封裝配后至工作狀態時,唇口與軸的接觸面之間,形成一層油膜,油膜的厚度隨徑向力的大小而變化,當油膜厚度在一寂靜的范圍內(平均厚度約為2.5,波動約20-50%,這一厚度隨油的種類不同而異),可以獲得密封效果,這一油膜稱之為邊界油膜它與被密封面對油的吸附能力有關,一量泄漏,就意味著邊界油膜被破壞,形成流體油膜或干摩擦(最終導制流體油膜)。一般情況,接觸壓力呈現尖銳狀分布更利于密封,(見圖)

2、表面張力密封理論:認為在接觸面上,油膜有一定的厚度而不發生泄漏,是由于油膜存在著表面張力的結果。(如圖)

唇口下面有一層封閉油膜(厚度約0.003毫米)一方面起到潤滑作用,另一方面油膜的厚度剛好是以在唇口大氣一側形成彎月面,只要這一彎月面存在,表面張力就可以陰止油液的泄漏,按這一理論,油對被密封表面的潤滑性愈差,接觸面的接觸寬度愈大.油的壓力差愈大,表面張力的作用更容易獲得密封,但實際上,對于一般形狀的油封,接觸寬度大是對密封不利的,這是由于加工精度因素影響,接觸寬度愈大,摩擦愈厲害,不易保持油膜的原因.

()油封的結構設計:

1、油封的徑向力與各部尺寸的設計:徑向力是指油封緊箍在軸上的緊箍力,它來源于彈簧與唇口部位的收縮,及油封腰部的變形。徑向力有全徑向力和單位周長徑向力,它們的關系如下式:

全周徑向力P=∏d1pr

式中:P------------—-全周徑向力(克)

  d1軸徑      (厘米)

              pr單位周長徑向力(克/厘米)

  徑向力是控制油封質量的一項重要指標,過大,過小都將影響密封效果,通過試驗總結推薦的適宜徑向力范圍列入下表

軸徑(毫米)

總徑向力(公斤)

單位周長徑向力(克/厘米)

最低

最高

最低

最高

40

60

80

100

1.6

1.7

2.8

3.1

3.2

3.7

5.8

6.5

121

90.2

111.5

98.5

242

196.3

230.9

209.0

一般高速油封Pr(單位徑向力)100/厘米左右,低速油封可以取高一些,油封的徑向力的大小除了通過實際測量,修正外,在設計時還可以進行計算,如下式

             Pr= P過盈量+P+P    

式中: Pr =單位周長的總徑向力 克/厘米

P過盈量------唇口部的過盈量引起橡膠收縮,作用于軸上單位長度的徑向力.

P-油封腰部變形而引起的單位長度的徑向力 克/厘米

P-彈簧收縮引起的單位長度的徑向力 克/厘米

P過盈n1EFR12=D1-dEF/2R12

式中:E-油封膠料伸張性模量克/厘米

  R1-軸半徑  厘米

  D1-軸直徑

  d-油封自由狀態內徑  厘米

    n1-油封過盈量的一半

  n1= D1d/2;( D1-d) -過盈量

  F-唇口部位的斷面積  厘米2

  P=n1ES13/4L3

式中:S1-油封腰部厚度   厘米

      L-油封腰部厚度  厘米

P2T+P0/D2

式中:P0-彈簧預應力  

D2彈簧工作狀態的內徑    厘米

T—彈簧工作狀態的張應力    

T=L1D44G/64nr3

式中:L1彈簧工作狀態的拉伸長度  厘米

G—彈簧鋼材的扭轉彈性模量 /厘米2

d4—鋼絲直徑   厘米

n—彈簧的圈數

r—彈簧的平均半徑:r=d3-d4/2

d3彈簧外直徑

各尺寸參照圖(略)

影響油封存的徑向力的大小,其中彈簧是主要的,約占總徑向力的70-80%,它決定于膠料的彈性模量E,過盈量(D1-d),以及唇口部位與腰部的幾何尺寸,而這些幾何尺寸多受油封規格的限制,不能任意調整,采用調節膠料的彈性模量(或硬度)來調節器節徑向力也不是主要目標。膠料的模量主要從油封的密封性能、壽命、環境等來考慮的。徑向力的計算雖然是近似的,但它從理論上反映了徑向力的本質,對油封的設計有指導意義。油封各部位尺寸的設計,參照下列各表

封油彈簧圈各部位參考尺寸單位:毫米

油封內容

18

1830

3050

5080

80120

120180

180

d4

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.6

0.7

d3

1.6

2.2

2.2

2.5

3.0

3.5

4.0

d2

D1+1

D1+1

D1+1

D1+1

D1+2.0

D1+2.5

D1+2.5

L

∏d2+L±1.0

∏d2+L±1.0

∏d2+L±1.0

∏d2+L±1.5

∏d2+L±2.0

∏d2+L±2.0

∏d2+L±2.0

L

2.5

3.0

3.0

3.5

4.0

5.0

5.0

注:D1為軸徑

2、油封的磨擦扭矩:橡膠的摩擦特性與其他剛體不同,影響的摩擦因素較多,特別受溫度和作用的時間影響較大,而對一般剛體材料則不需要考慮。它可以在較大的溫度范圍(例如金屬與金屬的摩擦)測量出相同的摩擦系數,同時在接觸面上兩物體停置的時間(作用時間)長短也不影響其數值。因此對于橡膠的摩擦特性不能采用一般的物理上的概念進行準確有效的測量出它的摩擦系數。對油封來說,一般只能在特定的條件下,測量它的摩擦扭矩M,通過摩擦扭矩計算出摩擦系數,控制適當的范圍。

M=∏DMP r

式中:M-摩擦扭矩,D1-軸徑,P r-徑向力,μ-摩擦系數

油封摩擦系數

滑潤油

最低

最高

2#潤滑油

1#錠子油

3#陸用內燃機油

2#氣缸油

0.3

0.2

0.3

0.4

0.8

0.45

1.0

1.2

在表中,是ρ+0油封的摩擦系數,隨著軸徑的增加,摩擦系數與軸徑的1/3次方或正比的增加。若摩擦扭矩(或摩擦系數)太大,導致唇口溫升增加,油封易磨損,使用壽命降低;若太小可能徑向力太小,接觸油膜太厚,易形成流體油膜而導至泄漏。

3.油封唇口溫升:油封接觸面與軸產生相對回轉,摩擦生熱,而橡膠又是熱的不良導體,在唇口就會產生局部溫升,溫升的大小與軸的速度,軸徑、膠料的性能,油的種類,徑向力的大小有關。若其它條件固定,溫升與軸徑D1和角速度ω的關系以下式表示:

△TɑɑD11/2ω2/3

膠料種類對溫升的影響如圖示。油封唇口的溫升情況,是以等溫線的形式分布的,如圖七在油封與軸面接觸的最尖處溫度最高,膠料設計的使用溫度范圍應該考慮唇口的最高溫升,否則唇口部位老化裂口,降低油封的使用壽命。

4.油封膠料的硬度:油封膠料的硬度,直接與膠料的彈性模量有關。硬度的變化影響到油封唇口部位的接觸寬度,徑向力,摩擦特性等,一般認為油封膠料的硬度在65o--75o(邵氏)為宜過高或過低對密封都不利。我們指的硬度為常溫測量的數值,要注意在實際使用中的差異,硬度是會隨溫度,使用時間及油的種類不同而變化。

5.油封唇口的接觸寬度,唇口接觸寬度影響徑向力的分布,摩擦特性,通??刂平佑|寬度在0.25毫米以下,同時在使用過程中,接觸寬度仍要增加,增長的速度與膠料的耐磨性能和蠕變性能有關。

6.偏心距離:油封內園和外園兩個園心偏離的距離,偏心距大運轉過程中受力不均,同時振動加劇,降低油封的使用壽命(應注意油封本身的偏心和油封座及軸的機械加工或安裝的偏心,影響的結果是一樣的)。一般要求油封名義內徑在50毫米以下者,取大偏心距不得超過0.3毫米。這里所提的是油封本身的要求,如果是設備本身,偏心距大可選用型防偏心油封。

7.介質的壓力:一般油封使用的介質較低,在0.3-0.6公斤/厘米,壓力增加油封使用壽命,若壓力較大,需要設計耐壓油封,或者設計耐壓支承圈(如圖九)

(四)其它油封:

近年生產的回流油封,為制造高速和長壽命的油封,開辟了新的途徑。它的工作原理如圖十所示,一個是內孔高度光滑的金屬軸套,另一個是刻有螺紋的金屬旋轉軸,它們之間有很小的間隙(約0.5毫米),當軸轉動時,在系統中形成兩股液流(向內、向外),一般是螺旋的推移,由于粘附力切力作用,將一定粘度的介質推向內流,當內向流量等于或大于外向流量時,便可實現密封。但若反向轉動,螺紋溝便會將介質泵向大氣一側。這種密封原理就是回流油封的工作原理,只要將螺旋刻在油封的唇口上,軸面是光滑的,在運轉時同樣可以密封。

1.單向回流油封

如圖十一,反彈向回流油封,為了停機時不漏油,設計有靜唇邊,在一定的徑向力的作用下,靜唇邊與螺旋凸條同時與軸相接觸,在旋轉時(如圖旋轉方向),沒同樣存在兩種流向,一是透過靜唇邊向大氣方向一側泄漏,另一種是油經螺旋凸條的推移,將泄漏的油透過靜唇邊流向油側(稱之為回流),只要回流油量等于漏油量就可以獲得密封,回流的油之所以能夠克服靜唇邊的阻力,流向油側,是積在螺旋凸附近的油壓逐步升高所致。(相當于一個泵的作用)但若反轉,螺旋凸條就會將泄漏的油,加速流向大氣側,就起不到回流的作用。如果在反轉時靜唇邊仍能起密封作用的話,也可以保持不漏,但往往這種設計的靜唇邊密封能力是不夠的,只能適合在低速時反轉(如汽車倒車的反轉)由于這種油封適合單向旋轉,所以稱之為單向回流油封。

2.雙向回流油封

以同樣的速度正轉,或者反轉都可以回流,獲得同樣的密封效果,目前這種油封仍在繼續研究,按所試驗的種類來說有三角形(圖十二),波紋形(圖十二)作用原理和單向回流的原理類似。

圖十二在油接觸帶區,沒有間隔的三角凹穴相平行的一邊凸棱都相當于螺紋凸條,這樣就構成了雙向回流的螺紋凸條,而未被切斷的周向連續接觸帶,相當于靜唇邊。當軸如圖所示的方向旋轉時,透過靜唇邊的油進入三角凹穴處X的一邊(X)油壓以XaX0是逐漸增中的,最后透過靜唇邊產生回流。而沿三角穴區的另一邊(Y),產生負壓有將油透過靜唇邊,向大氣一側泄漏的趨勢。壓力分布如圖YaY0的情況,但透過的油,馬上被轉軸帶向X一側面回流。只要回流量等于漏油量就可以達到雙向回流的目的。停止轉動時,靜唇帶又可以密封。根據這一原理設計的油封還有波紋形雙向回流油封。

回流油封(或稱液壓動力油封),它的最大特點劉在接觸面得到很好的潤滑。隨著轉速的增加,回流的油壓迅速增加,克服靜唇徑向壓力,油液在接觸面上進進出出,既減少了接觸面的摩擦,而帶走了由于摩擦所積累的熱量,所以唇口溫升低,當停止轉動時,靜唇又可以有效的密封(波浪級油封的連續的波浪筋條又可起靜唇的作用),所以這種類型的油封可使用在高速旋轉的場合,而且有很長的使用壽命。

四、其它密封制品

(一)橡膠皮碗

通常用于往復運動密封件(除“O”形圈外)都叫做皮碗(我公司又叫密封圈),多用于油缸和活塞桿往復運動的密封和傳遞壓力,按其斷面形狀和用途來分,種類很多,現將世達公司經常生產的幾種介紹如下:

(見圖一)a、b、c、d、e

U形圈用于油、水、往復密封,接觸壓力主要靠介質壓力的自封作用,本身在工作面有一定傾任意斜,安裝時產生壓縮變形,也具有一定的接觸力,無類層的使用壓力最高為10Mpa/厘米2,有夾層的可使用至30Mpa/厘米2,但不適用于快速運動,可用于慢速旋轉密封,圖一a

V形圈用于油、水密封,由于有支撐環和壓環,又可以重疊使用,無夾布的可用至30Mpa/厘米2,而有夾布的可用至60Mpa/厘米2,圖-CV形圈

I形圈用于中壓和低壓油、水、汽密封,圖一E

Y形圈目前在液壓系統中使用較多,較早的形狀為等高(或等腳),見圖二3,這樣在使用中由于背壓(或底壓)的作用,或安裝過程中容易損壞唇邊。因此目前多為長短腳,工作面的一邊為短腳,所以有內用和外用之分。Y形圈摩擦阻力小,丁腈膠制造的可用于14Mpa/厘米2以下,若加擋圈可用至14--30Mpa/厘米2,有些聚氨脂橡膠制品可用于30Mpa/厘米2以下,加擋圈可用于30—70Mpa/厘米2,在苛刻的條件下使用的,可采用唇邊有倒角的,使接觸壓力集中分布(見圖二6),Y形圈不希望在跟部有倒角,否則產生兩個壓力峰(見圖二5),會影響密封效果。

目前,Y形圈斷面皮碗又有新的改進,提高斷面高與斷面寬的比值,要求這一比值等于或大于2,即成為更細長的斷面,減少軸面至槽底的距離(間距),也就減少了皮碗的環形承壓面積,從而提高了在高壓下的穩定性,這種皮碗稱之為Y皮碗,制動皮碗。

使用特點:一般直徑小,行程小,制動時才傳遞壓力(如圖三)

在介紹以上的皮碗中,根據它們的使用特點,要求皮碗尺寸準確,特別是制動皮碗,要求彈性好,受力變形后恢復速度快,耐磨性能、曲撓性能好,在低溫場合使用,要求耐寒,與之接觸的金屬表面要求光滑,要求光潔度為新型組合往復式密封圈(NCF

如圖五A為新型組合往復密封圈(NCF)斷面結構,是把純膠夾布、擋圈,組合成一個整體,中間有一個凹槽,這樣就形成了相對的兩個唇口,如圖五B,AB兩處當液壓方向自左向右時,B關閉,這樣可以密封雙向液壓,由于凹槽有油液潤滑,加之帆布的凹凸面又可形成潤滑點,因此摩擦系數比UV形都小,如圖五C

由于雙向油壓只用一個組合件就可以了,不需背靠背安裝兩個Y形皮碗(如圖四)在缸內占的空間小,還可以簡化缸體結構,適用于高壓(最高耐壓強度為40Mpa/厘米2,行程大的油缸,最大往復速度為1/秒)。

橡膠密封條:

目前我公司麥盛膠管廠生產的規格品種繁多,廣泛用于汽車、火車、飛機、輪船及各種恒溫箱、冰箱、隔音室,建筑物的鋼窗等,起著防水、防塵、隔絕空氣、溫氣、隔音作用,同時還兼有防震的作用。這些膠條多為壓出制品壓出的長度要控制為單元長度的整數倍(也就是一個完整部位需要的密封條長度的整數倍),否則就會造成浪費。壓出制品的斷面應保持所設計的斷面形狀,復雜斷面的制品若不是采用連續硫化工藝,停放時,必須要采用適應于斷面形狀托盤,否則產生變形,常見的幾種密封條,列表如下,表一

密封條的斷面尺寸設計,是根據密封時的接觸壓力,變壓方向,以及安裝位置的空隙大小而決定的。如圖六a,風窗嵌條,一面是嵌玻璃,另一方面是嵌在車身上,上面的凹穴是嵌入比凹穴體積要大一些的硬膠條,兩側的尺寸是由玻璃的厚度及車身凸出的鋼板高度中心,凹六的尺墳和擠壓嵌條的尺寸與對玻璃和鋼板接觸壓力有關。又如表中a2、d2、c1、c2都是太單薄,接觸壓力不夠,而b1近乎于實心,接觸壓力太大、開模時費力。

(三)橡膠膜片

這也是我公司經常生產的產品,一般用與不同介質的腔室中,起隔離及傳遞壓力的一種薄膜,在壓力較高的任務使用,需要對膜片加織物補強(如尼淪,滌淪)膜片按其形狀不同、可分為平面膜(圖7)、波紋膜、碟形膜和杯形膜,分別介紹如下:

1.  平面膜與波紋膜:面膜與波紋膜的工作原理基似,只是波紋膜有特制的波紋,有較平面膜有更大的行程,膜片的伸張應力小一些,實際上平面膜在安裝時外周邊或中孔內周邊受到擠壓,以及往復伸張過程中所產生的永久變型,也同樣會出現波紋,只不過波紋淺而已。平面膜與波紋膜都有無芯膜和有芯膜之分(圖7),若是作隔離作用無傳力機構,采用無芯膜,有傳達室力機構需采用有芯膜,平面膜的工作原理如圖8所示,將膜片的外沿固定在筒壁上,內沿固定于硬芯,硬芯與傳力機構相連,當平面膜的兩邊有壓差時(p1p2)硬芯由平衡位置(圖8)向上移動(圖8)移動的距離基本上與壓差成正比,若硬芯的直徑為D1,而傳遞壓力的直徑為DX在平衡位置時,DX=D+D-D1)/2,傳遞壓力的面積FF=∏DX2/4=∏D2/4+∏/4)(D2-D12/2=∏D2/4+∏D2-D12/8當硬芯上移時作用于筒壁的力增加,向作用于硬芯的力減小,此時F∏D2/4+∏D2-D12/8,即硬芯與壁間隙膠膜環狀面積的力分配于硬芯的量減小。傳遞力的面積下稱之為有效面積,有效面積變化率dF/dx,影響傳力機構儀表的轉度,在圖8可以看出硬芯上升時有效面積減小,而壓差減小恢復到平衡位置的過程中(回程),有效面積又逐漸增加,平面膜設計參考實驗公式如下:

      W=W0+PL/EC式中:

      W:膜片由中心位置移動的最大行程(毫米)

      W0:松動行程(毫米)

      P:壓力(Mpa/厘米2

      E:橡膠的彈性模量(Mpa/厘米2

      L:膜片的形狀因素

      L=S/h   S:膜片安裝后外露部分的環狀面積(厘米2h:膜片厚度

      C:實驗系數        取值3.05

2.    碟形膜:

由于平面膜和波紋膜的行程較小,所以發展了更大行程的碟形膜。但碟形膜的有效面積變化較大,后來被有效面積變化小而行程更大的杯形膜所代替,新的碟形膜只是一種過渡性的產品。

3.  杯形膜(也稱巴黎帽形膜):

膜片的結構如圖7,這種膜片安裝使用時類似一個活塞(如圖9),當壓力介質進入上腔,在膜片隔離的兩邊產生壓差(P1P2),使硬芯下降,由于壓差產生的總力同彈簧平衡,壓差與硬芯移動的距離成正比,在硬芯上安上付力機構,就可以作為儀表使用,由于膜片盡在有效范圍內滾動,阻力極微,靈敏度高,而膜片本身承受的力,限于活塞與缸壁之間的環狀面積部分,若活塞的半徑為r,缸筒的半徑為R,杯膜承受的平均伸張應力:

ɑ=P1-P2R2-r2/2*2∏△SR+r2=P1-P2)(R-r/2△S

式中△S----膜片的厚度       厘米

P1-P2----壓差        Mpa/厘米2

ɑ-----膜片伸張應力      Mpa/厘米2

但應注意上式是假定膜片始終保持卷面狀態,膜片平均受力的截面積才是2*2∏△SR+r2,若使用超過規定行程范圍,將膜片拉直就只有單層膜片受力,此時受力截面積為2∏△SR+r/2。為保證膜片不易受沖擊而破裂,應按下式選鄧最大行程W,以及膜片的高度為h

2h-W/W≥0.1

杯形膜片的耐壓強度:例

缸筒內半徑R=28.6毫米

活塞半徑r=26毫米

間隙    R-r=0.26毫米

膜片厚度(△S=0.25毫米

膜片耐壓強度列入下表

各種杯膜承受的壓力、爆破強度

100毫米汞柱差下膜片承受的平均應力ɑ

純膠杯膜

聚碳胺織物補強

紫酯補強

0.658

0.658

0.658

爆破強度Mpa/厘米2

40

60

70

安全倍數

61

91

107

    一般設計,安全倍數取4即可,滿足強度要求的原帽下杯膜的厚度應盡量減少,而應力厚度均勻,否則影響儀表的轉度,對膠料要求彈性好、滯后損耗小。

(四)膠囊

膠囊是用于膠囊蓄能器的一個主要部件,膠囊蓄能器可用在液壓蓄能系統,穩壓及傳遞壓力的有效設備。使用范圍正大擴大,膠囊按形狀不同可分為兩在款,如圖10a開口式和圖10b封閉式,其中開口式,在制造時可以放入模芯硫化,加工較為方便,封閉式只有充氣小口,無法放入模芯硫化,膠囊加工難度大,但外殼結構簡單、輕便,適合制造中,小型蓄能器,如圖10,封閉式根據形狀不同又可有三種:一種下面小,上面大,工作時靈敏度高,但容量小,另一種比上述大一些。但各種類型的膠囊的工作原理相同,共同的優點與其它類型蓄能器比較是反應靈敏、阻力小、慣性小、重量輕、體積小、維修方便、操作容易、節約動力消耗。膠囊蓄能器的結構如圖11,使用時將膠囊從進出油口裝入,并在殼體內充一定時的油(以防膠囊充氣鼓破)關閉進油口,在膠囊中充氣(惰性氣體)充至所需的壓力,將氣門咀關閉,此時可與油壓系統管路接通,打開進出油口閥門,若外壓低于內壓(最低限度內壓)提升閥門自動關閉保持在殼體內一定的油量,外至高于內壓提升閥自動打開,在殼體內充油并壓縮膠囊(蓄能過程)然后待外壓降低時,向系統補充壓力油。根據這一原理,膠囊蓄能器可以儲蓄液壓能,作短期或周期性地供給杯行機構大量的壓力油或作急用能源,也可作液壓系統的穩壓,并可用于行程小,而需長期保持恒定壓力的工作機構(如液壓夾緊機構,滾筒的壓緊裝置,橡膠注壓機的止扒機構)

常見密封條斷面圖

膠囊的設計要求:

1、外形尺寸要比殼體內徑小一毫米左右,以防安裝時重疊,膠囊的厚度為2毫米,頭尾較厚(如圖11),便于硫化氣門咀相通的有一膠蒂,為防止氣門咀被沖擊損壞、離層,其它尺寸要視蓄能器的容量要求而定。

2、膠料性能要求:膠囊膠料根據使用特點,由于壓差很小,內壓靠殼體承擔,強力不是主要指標,查要求耐油,耐屈撓、耐老化。

3、工藝要求,膠囊膠件,不能含有任何氣泡或空隙,接頭處更是注意的關鍵,稍有不慎,存有氣泡或空隙,會導致高壓惰性氣體滲入,一量內壓解除(維修氣門咀或拆裝),就會在氣泡或空隙處破裂,不能再用,使用膠漿(接頭用)在第二次硫化時要在充分的流動機會,在壓力作用下能填滿接頭界面任何空隙,同進膠漿所形成的膠膜,在長期使用中不能變硬,變脆,影響膠囊的屈撓壽命,膠囊是膠囊蓄能器的主要部件,而具有使用壽命長的特點,除配方設計,結構設計合理外,操作必須認真細政(特別是應急用的蓄能器膠囊正常情況是不用的,只有在發生事故時才用一次)如果失靈,將會造成在的損失。

在線咨詢
 
 
 聯系方式
李工:13811448637
微信:13811448637