O形橡胶密封圈泄漏问题的原因分析及预防措施[1]

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1、万方数据第11期徐金鹏等．0形橡胶密封圈泄漏问题的原因分析及预防措施677O形橡胶密封圈泄漏问题的原因分析及预防措施徐金鹏，胡荣霞(南京机电液压工程研究中心，江苏南京211106)摘要：结合科研生产中遇到的实际问题，分析0形橡胶密封圈出现泄漏的原因，主要包括密封结构设计、胶料选用、密封圈安装和加工质量等。介绍两起密封圈失效故障案例及处理方法，并提出了预防0形橡胶密封圈泄漏的几点建议。关键词：0形橡胶密封圈；泄漏；失效；预防中圈分类号：TB42；TQ336．4文献标志码：A文章编号：l000—890x(2013)11—0677一060形橡胶密封圈具有密封性能好、生

2、产工艺简单、装拆方便及成本低等优点，在飞机上得到了广泛的应用，对飞机各系统的密封性能起着重要作用，直接影响飞机的安全。统计数据显示，飞机发生的机械故障中液压系统故障率最高，其次是燃油系统[1]。其中，许多故障是由于O形橡胶密封圈失效引起的泄漏问题。这些问题主要是由于密封结构设计、胶料选用、装配不当等因素引起的。本文结合科研生产中遇到的实际问题，对0形橡胶密封圈泄漏问题进行分析和总结，提出预防0形橡胶密封圈泄漏的建议。1密封圈失效原因分析0形橡胶密封圈使用部位出现泄漏问题，大致可以从密封结构设计、胶料选用、胶圈安装、胶圈加工质量和贮存等方面查找原因。发生泄漏后，详

3、细记录出现的故障状况。在对故障部位进行拆卸时，可采用拍照的方式记录拆卸的过程及步骤，并对拆卸后O形橡胶密封圈的状态及形貌作记录和拍照留存，以备后续分析使用。1．1设计问题以径向密封形式为研究对象，径向密封分为轴沟槽密封和孔沟槽密封两种形式，如图1所示。作者简介：徐金鹏(198l一)，男，山东德州人。南京机电液压工程研究中心工程师，学士，主要从事非金属材料的应用与管理工作。(a)轴沟槽密封(b)孔沟梧密封图1径向密封形式1．1．1拉伸率和压缩率的选择O形橡胶密封圈装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸率。拉伸率的选取对0形橡胶密封圈的密封性能和使用寿命有很大的影响。拉

4、伸率过大不但会导致0形橡胶密封圈安装困难，同时也会因截面直径发生变化而使压缩率降低，引起泄漏问题。拉伸率(口，取值范围为1．03～1．05)按下式计算：d1+d，，、口一—D+—dL1J式中d。——O形橡胶密封圈内圈接触圆截面的万方数据678橡胶工业2013年第60卷公称直径，mm；d——O形橡胶密封圈截面公称直径，mm；D——O形橡胶密封圈公称内径，mm。O形橡胶密封圈在拉伸变形后，径向方向的截面直径减小，呈椭圆形。压缩率(y)由下式计算：Y—b-_，A．100％(2)式中6——椭圆截面的短轴长度，mm；^——O形橡胶密封圈槽底与被密封表面的距离，即0形橡胶密

5、封圈压缩后的截面高度，mm。式(2)中6一d√匕竽一o．35。最小压缩率(ymin)的计算公式如下：Y,m。一—bralin--—一hmax．100％(3)Omin式(2)和(3)中y和ki。的取值范围见表1。表10形橡胶密封圈y和y。的取值范围％1．1．2密封槽的设计密封槽的设计要素主要包括槽宽、表面粗糙度、圆角半径等。密封槽的宽度非常重要，太宽会增大密封的空行程，太窄会产生较大的摩擦力，也可能使密封圈材料挤入间隙，给装配增加难度。槽宽(B)的计算公式如下：B—Kd(4)式(4)中K为槽宽因数。对于内部活动密封，K的取值范围一般为1．10～1．15；对于外部活

6、动密封和固定密封，K的取值范围一般为1．15～1．25。密封槽的表面粗糙度对密封圈的使用寿命影响较大。对于活动密封，表面粗糙度一般为Ra0．8；对于固定密封，表面粗糙度一般为Ral．6。密封槽的圆角半径分为槽棱圆角半径和槽底圆角半径。槽棱圆角是为了防止密封圈装配时刮伤而设计的，其半径一般不大于0．2mill；槽底圆角主要是为了避免该处产生应力集中而设计的，其半径一般选取0．3～o．7mm。1．2胶料选择问题胶料的选择需要考虑O形橡胶密封圈的密封形式、工作温度、介质、压力等因素。胶料若选用不当，会造成0形橡胶密封圈的快速失效。如胶圈材料与介质不相容会引起胶圈膨胀或

7、者组分析出等变质反应；胶圈材料不耐低温会引起胶囤硬化、收缩导致泄漏问题；胶圈使用压力过高会造成胶圈间隙咬伤等。在低于i00℃的空气、真空和电场条件下可选择天然橡胶、丁苯橡胶或顺丁橡胶为主体材料。工作环境温度低于150℃时选择乙丙橡胶，高于200℃时选择硅橡胶和氟橡胶。在接触石油基油料时，低于130℃可选丁腈橡胶；接触油蒸气选氯丁橡胶，低于230℃选用氟硅橡胶，250℃选用氟橡胶。在接触磷酸酯液压油时，可选择乙丙橡胶、丁基橡胶或硅橡胶。工作介质压力低于10MPa时选择邵尔A型硬度为60度的胶料，压力为15MPa选择邵尔A型硬度为70度的胶料，压力高于21MPa以上

8、选择邵尔A型硬度为80度