O-prsten, koji se naziva O-prsten, je gumeni prsten s kružnim poprečnim-presjekom. O-prsten je brtva koja se najčešće koristi u hidrauličkim i pneumatskim sustavima.
O-prsten ima dobro svojstvo brtvljenja, može se koristiti za statičko brtvljenje, također se može koristiti za recipročno brtvljenje; Ne samo da se može koristiti samostalno, već je i osnovna komponenta mnogih kombiniranih uređaja za brtvljenje. Ima široku primjenu. Ako je materijal pravilno odabran, može zadovoljiti zahtjeve različitih uvjeta kretanja, a radni tlak može biti od 1.333×10^5Pa vakuuma do 400MPa visokog tlaka; Raspon temperature je od -60 stupnjeva do 200 stupnjeva.
U usporedbi s drugim vrstama brtvila, O-prsten ima sljedeće karakteristike:
1) Mala veličina strukture, prikladna instalacija i demontaža.
2) Mogu se koristiti statičke i dinamičke brtve i gotovo da nema curenja kada se koriste kao statičke brtve.
3) Korištenje jednog O-prstena pruža dvo-učinak brtvljenja.
4) Dinamički otpor trenja je mali.
5) Niska cijena.
O-prsten je ekstruzijska brtva; osnovni princip rada ekstruzijske brtve oslanja se na elastičnu deformaciju brtve, koja uzrokuje kontaktni pritisak na kontaktnu površinu brtve. Kontaktni tlak je veći od unutarnjeg tlaka zatvorenog medija i nema curenja, i obrnuto. Kada se koristi za statičko brtvljenje i dinamičko brtvljenje, uzrok i metoda izračuna kontaktnog pritiska kontaktne površine za brtvljenje su različiti i potrebno ih je zasebno objasniti.
1. Princip brtvljenja za statičko brtvljenje
O-prsten se najčešće koristi u statičkom brtvljenju. Ako je pravilno dizajniran i korišten, O-prsten može postići apsolutno brtvljenje bez curenja u statičkoj brtvi.
Nakon što je O-prsten umetnut u utor za brtvljenje, njegov dio je izložen kontaktnom tlačnom naprezanju, što dovodi do elastične deformacije.
Na dodirnoj površini stvara se određeni početni kontaktni tlak Po. Čak i ako nema srednjeg tlaka ili je tlak vrlo mali, O-prsten se može zabrtviti vlastitom elastičnom silom; Kada se medij pod tlakom puni u šupljinu, pod djelovanjem srednjeg tlaka, brtveni prsten u obliku slova O- dislocira se i pomiče na stranu niskog tlaka, pri čemu se njegova elastična deformacija dodatno povećava, a zazor punjenja i brtvljenja δ. U to vrijeme kontaktni tlak na površini spojke brtvenog para raste do Pm:
Pm=Po+Pp
U formuli, Pp -- kontaktni tlak (0,1 MPa) prenesen na kontaktnu površinu kroz O-prsten
P=K*P
K - koeficijent prijenosa tlaka, za gumeni O-prsten, K=1;
P -- Tlak zatvorene tekućine (0,1 MPa).
Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. Može se vidjeti da sve dok postoji početni tlak u O-prstenu, može se postići apsolutno brtvljenje bez curenja. To ovisi o pritisku samog medija koji mijenja stanje kontakta O-prstena kako bi se postigla priroda brtvljenja, koja se naziva samo-brtvljenje.
U teoriji, čak i ako je deformacija kompresije jednaka nuli, može se zabrtviti pod pritiskom ulja, ali u praksi, O-prsten može biti ekscentričan kada je instaliran. Stoga, nakon što se O-prsten postavi u utor za brtvljenje, njegov poprečni-presjek općenito je izložen deformaciji kompresije od 7%-30%. Statička brtva ima veću vrijednost stupnja kompresije, a dinamička brtva manju vrijednost stupnja kompresije. To je zato što se sintetička guma komprimira na niskim temperaturama, pa treba uzeti u obzir količinu prije -kompresije statičkog brtvenog O-prstena da kompenzira njegovo skupljanje pri niskoj temperaturi.
2. Načelo brtvljenja za brtvljenje uz recipročno kretanje
U hidrauličkoj rotaciji, pneumatskim komponentama i sustavima, klipno brtvljenje jedan je od najčešćih zahtjeva za brtvljenje. Klipne brtve koriste se na klipovima pogonskih cilindara i blokovima cilindara, klipnim interventnim glavama cilindara i svim vrstama kliznih ventila. Raspon je formiran cilindričnom šipkom i cilindričnom rupom, a šipka se pomiče aksijalno u cilindričnoj rupi. Djelovanje brtvljenja ograničava aksijalno curenje tekućine.
Kada se koristi kao klipna brtva, učinak pred-brtvljenja i učinak samo-brtvljenja O-prstena isti su kao kod statičke brtve, a zbog elastičnosti samog O-prstena, može automatski kompenzirati nakon trošenja. Međutim, kada je tekući medij zabrtvljen, situacija je kompliciranija od statičkog brtvljenja zbog brzine kretanja šipke, tlaka tekućine i viskoznosti.
Kada je tekućina pod pritiskom, molekule tekućine stupaju u interakciju s metalnom površinom, a polarne molekule sadržane u ulju blisko su i uredno raspoređene na metalnoj površini, tvoreći jak granični sloj ulja između klizne površine i brtve i stvarajući veliku adheziju na kliznu površinu. Tekući film uvijek postoji između brtve i klipno pokretne površine; također igra određenu ulogu brtvljenja, a podmazivanje pokretne brtvene površine je vrlo važno.
Ali to je loše za curenje. Međutim, kada se klipna osovina izvuče, tekući film na osovini se izvlači zajedno s osovinom. Zbog djelovanja brtve brtve, kada se klipna osovina uvuče, tekući film je blokiran brtvenim elementom kako bi ostao vani. S povećanjem broja klipnih hodova, više tekućine se blokira izvana, i konačno, stvaranje kapljica ulja, što je curenje klipnog brtvenog uređaja. Budući da se viskoznost hidrauličkog ulja smanjuje s povećanjem temperature, a debljina uljnog filma smanjuje u skladu s tim, curenje na početku kretanja je veće kada se hidraulička oprema pokrene na niskoj temperaturi, a curenje ima tendenciju postupnog smanjenja kako temperatura raste zbog raznih gubitaka tijekom kretanja. O-prsten kao klipna brtva, kompaktna struktura i mala veličina mogu smanjiti cijenu komponenti.
Uglavnom se koristi u:
1) Kod nisko{1}}hidrauličkih komponenti, općenito je ograničen na kratki hod i srednji tlak od oko 10 MPa.
2) Hidraulički klizni ventil malog promjera, kratkog hoda i srednjeg{1}}tlaka.
3) Pneumatski klizni ventil i pneumatski cilindar.
4) Kao elastomer u kombiniranom klipnom uređaju za brtvljenje.
O-prsten kao klipna brtva najprikladniji je za primjene malog promjera, kratkog hoda, srednjeg i niskog tlaka, pneumatski cilindar, pneumatski klizni ventil i druge klipne komponente. U hidrauličkim komponentama, O-prsten se koristi kao glavna dinamička brtva, koja je općenito ograničena na kratki hod i srednji i niski tlak od oko 10MPa.
O-prstenovi nisu prikladni za upotrebu samo kao klipne brtve za vrlo-brzinu i kao klipne brtve za visoki{2}}tlak. To je uglavnom zato što je trenje pod ovim uvjetima veliko, što će dovesti do preranog kvara brtve. U bilo kojoj vrsti primjene, potrebno je koristiti u skladu s nazivnim podacima ili kapacitetom brtve i pravilno sastaviti kako bi se postigla zadovoljavajuća izvedba.
3. Brtva za rotacijsko gibanje
U rotacijskim brtvama obično se koristi ulje
Brtva i mehanička brtva. Međutim, pritisak uljne brtve je nizak iu usporedbi s O-prstenom, prevelik je i složen, a proces je loš. Iako se mehaničke brtve mogu koristiti za visoki tlak (40 MPa), veliku brzinu (50 m/s) i visoku temperaturu (400 stupnjeva), struktura je složenija, ogromna, a cijena je visoka, te je prikladna samo za neke teške strojeve i opremu, kao što su naftna i kemijska industrija.
Glavni problem O-prstenova za rotacijsko gibanje je Jouleov toplinski učinak. Joulov toplinski učinak proizvodi toplinu trenja na kontaktu između rotirajuće osovine velike -brzine i O-prstena, a stvorena toplina uzrokuje kontinuirani porast temperature ovih kontaktnih dijelova, a gumeni materijal se ozbiljno deformira zbog topline, a kompresija i istezanje se mijenjaju. Zagrijavanje također ubrzava starenje materijala za brtvljenje i smanjuje radni vijek O-prstenova; oštećuje uljni film za brtvljenje, što dovodi do pojave prekida-ulja i ubrzava trošenje brtve.
Na temelju gornje situacije, O-prstenovi su opsežno i duboko proučavani posljednjih godina. Kako bi se izbjegao Jouleov toplinski učinak, ključno je pravilno odabrati strukturne parametre projektiranog O-prstena u skladu s performansama gume, uglavnom vlačne čvrstoće i stupnja kompresije O-prstena. Prema eksperimentu, O-prsten je dizajniran tako da ima unutarnji promjer jednak ili malo veći od promjera rotirajućeg vratila, općenito 3%~5%. Prilikom postavljanja O-prstena, on se komprimira iz unutarnjeg radijalnog smjera, a kompresija presjeka također je projektirana da bude manja, općenito oko 5%. Osim toga, pokušajte koristiti materijale za brtvljenje na koje toplina manje utječe i u potpunosti razmotrite problem rasipanja topline kod instalacije O-prstena. Na ovaj način, radni uvjeti O-prstena su znatno poboljšani, a može se primijeniti za brtvljenje rotirajućeg vratila s maksimalnom brzinom od 4m/s.
Posljednjih godina pojavila se fluorna guma otporna na toplinu-i poliuretanska guma otporna-na habanje, a Jouleov toplinski učinak gumenih komponenti bolje je shvaćen. A kako bi se riješio ovaj problem, dizajnirana je nova brtvena struktura O-prstena, tako da se O-prsten može bolje primijeniti i rotirati velikom-brzinom pod visokim-tlakom.
Zbog svoje male veličine, jednostavne strukture, niske cijene, dobrih performansi procesa i širokog raspona primjene, O-prsten se široko koristi u rotacijskim uređajima za brtvljenje.
