Vòng chữ O{0}}, còn gọi là vòng chữ O-, là một vòng cao su có tiết diện-hình tròn. Vòng O-là vòng đệm được sử dụng rộng rãi nhất trong hệ thống thủy lực và khí nén.
Vòng chữ O{0}}có đặc tính bịt kín tốt, có thể được sử dụng để bịt kín tĩnh, cũng có thể được sử dụng để bịt kín chuyển động qua lại; Nó không chỉ có thể được sử dụng một mình mà còn là thành phần cơ bản của nhiều thiết bị niêm phong kết hợp. Nó có một loạt các ứng dụng. Nếu vật liệu được lựa chọn đúng cách, nó có thể đáp ứng các yêu cầu của các điều kiện chuyển động khác nhau và áp suất làm việc có thể từ chân không 1.333×10^5Pa đến áp suất cao 400MPa; Phạm vi nhiệt độ là từ -60 độ đến 200 độ.
So với các loại vòng đệm khác, vòng chữ O{0}}có các đặc điểm sau:
1) Kích thước cấu trúc nhỏ, lắp đặt và tháo gỡ thuận tiện.
2) Có thể sử dụng phốt tĩnh và phốt động, và hầu như không có rò rỉ khi sử dụng làm phốt tĩnh.
3) Việc sử dụng một vòng chữ O{1}} duy nhất sẽ mang lại hiệu quả bịt kín hai-chiều.
4) Lực cản ma sát động nhỏ.
5) Giá thấp.
Vòng O{0}}là vòng đệm ép đùn; Nguyên lý làm việc cơ bản của phốt ép đùn là dựa vào sự biến dạng đàn hồi của phốt, gây ra áp lực tiếp xúc lên bề mặt tiếp xúc của phốt. Áp suất tiếp xúc lớn hơn áp suất bên trong của môi trường kín và không có rò rỉ và ngược lại. Khi được sử dụng để bịt kín tĩnh và bịt kín động, nguyên nhân và phương pháp tính toán áp suất tiếp xúc của bề mặt tiếp xúc bịt kín là khác nhau và cần được giải thích riêng.
1. Nguyên lý niêm phong tĩnh điện
Vòng chữ O{0}}được sử dụng rộng rãi nhất trong bịt kín tĩnh. Nếu được thiết kế và sử dụng đúng cách, vòng chữ O{2}}có thể đạt được độ kín tuyệt đối mà không bị rò rỉ ở vòng đệm tĩnh.
Sau khi vòng chữ O{0}}được nạp vào rãnh bịt kín, phần của nó chịu ứng suất nén tiếp xúc, tạo ra biến dạng đàn hồi.
Một áp suất tiếp xúc ban đầu nhất định Po được tạo ra trên bề mặt tiếp xúc. Ngay cả khi không có áp suất trung bình hoặc áp suất rất nhỏ, vòng chữ O{1}} vẫn có thể được bịt kín bằng lực đàn hồi của chính nó; Khi môi trường điều áp được đổ vào khoang, dưới tác động của áp suất trung bình, vòng đệm hình chữ O- sẽ bị trật khớp và di chuyển về phía áp suất thấp, trong khi biến dạng đàn hồi của nó tăng thêm và khe hở làm đầy và bịt kín δ. Lúc này, áp suất tiếp xúc tại bề mặt khớp nối của cặp đệm kín tăng lên Pm:
Pm=Po+Pp
Trong công thức, Pp -- áp suất tiếp xúc (0,1MPa) truyền tới bề mặt tiếp xúc qua vòng chữ O
Pp=K*P
K - hệ số truyền áp suất, đối với vòng O{1}} cao su, K=1;
P - Áp suất của chất lỏng bịt kín (0,1MPa).
Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. Có thể thấy rằng miễn là có áp suất ban đầu trong vòng chữ O{1}} thì có thể đạt được độ kín tuyệt đối mà không bị rò rỉ. Điều này phụ thuộc vào áp suất của chính môi trường để thay đổi trạng thái tiếp xúc của vòng chữ O- nhằm đạt được bản chất bịt kín, được gọi là tự-bịt kín.
Về lý thuyết, ngay cả khi biến dạng nén bằng 0, nó có thể được bịt kín dưới áp suất dầu, nhưng trên thực tế, vòng chữ O{0}} có thể bị lệch tâm khi lắp đặt. Do đó, sau khi vòng chữ O{2}}được nạp vào rãnh bịt kín, mặt cắt ngang-của nó thường chịu biến dạng nén 7%-30%. Phốt tĩnh có giá trị tốc độ nén lớn hơn và phốt động có giá trị tốc độ nén nhỏ hơn. Điều này là do cao su tổng hợp được nén ở nhiệt độ thấp, do đó, lượng nén trước của vòng chữ O phốt tĩnh phải được xem xét để bù đắp cho độ co ngót ở nhiệt độ thấp.
2. Nguyên lý bịt kín của chuyển động tịnh tiến
Trong hệ thống và bộ phận quay thủy lực, các bộ phận và khí nén, việc bịt kín chuyển động qua lại là một trong những yêu cầu bịt kín phổ biến nhất. Phớt chuyển động qua lại được sử dụng trên các khối xi lanh và piston xi lanh trợ lực, đầu xi lanh can thiệp piston và tất cả các loại van trượt. Khe hở được hình thành bởi một thanh hình trụ và một lỗ hình trụ, và thanh di chuyển dọc trục trong lỗ hình trụ. Hoạt động bịt kín hạn chế sự rò rỉ dọc trục của chất lỏng.
Khi được sử dụng làm vòng đệm chuyển động tịnh tiến, hiệu ứng-bịt kín trước và hiệu ứng tự-bịt kín của vòng O-giống như của vòng đệm tĩnh và do tính đàn hồi của vòng O- nên nó có thể tự động bù sau khi mòn. Tuy nhiên, khi môi trường lỏng được bịt kín, tình huống phức tạp hơn so với môi trường tĩnh do tốc độ di chuyển của thanh, áp suất chất lỏng và độ nhớt.
Khi chất lỏng chịu áp lực, các phân tử chất lỏng tương tác với bề mặt kim loại và các phân tử phân cực có trong dầu được sắp xếp chặt chẽ và gọn gàng trên bề mặt kim loại, tạo thành một lớp màng dầu ranh giới chắc chắn giữa bề mặt trượt và phốt, đồng thời tạo ra độ bám dính lớn cho bề mặt trượt. Màng chất lỏng luôn tồn tại giữa phốt và bề mặt chuyển động qua lại; nó cũng đóng một vai trò bịt kín nhất định và việc bôi trơn bề mặt bịt kín chuyển động là rất quan trọng.
Nhưng nó rất tệ cho việc rò rỉ. Tuy nhiên, khi trục chuyển động tịnh tiến được kéo ra, màng chất lỏng trên trục cũng bị kéo ra cùng với trục. Do tác động lau của phốt, khi trục tịnh tiến được rút lại, màng chất lỏng bị chặn bởi bộ phận bịt kín để ở bên ngoài. Với sự gia tăng số lượng hành trình chuyển động qua lại, nhiều chất lỏng bị chặn bên ngoài hơn và cuối cùng hình thành các giọt dầu, đó là sự rò rỉ của thiết bị bịt kín chuyển động qua lại. Do độ nhớt của dầu thủy lực giảm khi nhiệt độ tăng và độ dày của màng dầu giảm theo, nên độ rò rỉ khi bắt đầu chuyển động sẽ lớn hơn khi khởi động thiết bị thủy lực ở nhiệt độ thấp và độ rò rỉ có xu hướng giảm dần khi nhiệt độ tăng do các tổn thất khác nhau trong quá trình chuyển động. Vòng O-như một vòng đệm chuyển động qua lại, cấu trúc nhỏ gọn và kích thước nhỏ có thể làm giảm giá thành của các bộ phận.
Chủ yếu được sử dụng trong:
1) Trong các bộ phận thủy lực có áp suất-thấp, thường bị giới hạn ở hành trình ngắn và áp suất trung bình khoảng 10MPa.
2) Van trượt thủy lực có đường kính nhỏ, hành trình ngắn và áp suất trung bình{1}}.
3) Van trượt khí nén và xi lanh khí nén.
4) Là chất đàn hồi trong thiết bị bịt kín chuyển động qua lại kết hợp.
Vòng O{0}} dùng làm phốt chuyển động qua lại phù hợp nhất cho các ứng dụng có đường kính nhỏ, hành trình ngắn, áp suất trung bình và thấp, xi lanh khí nén, van trượt khí nén và các bộ phận chuyển động qua lại khác. Trong các bộ phận thủy lực, vòng O{2}}được sử dụng làm vòng đệm động chính, thường được giới hạn ở hành trình ngắn và áp suất trung bình và thấp khoảng 10MPa.
Vòng chữ O{0}}không thích hợp để sử dụng làm vòng đệm chuyển động qua lại tốc độ-rất thấp và chỉ làm vòng đệm chuyển động qua lại áp suất-cao. Điều này chủ yếu là do ma sát trong điều kiện này lớn, sẽ dẫn đến hỏng phốt sớm. Trong bất kỳ loại ứng dụng nào, cần phải sử dụng theo dữ liệu hoặc công suất định mức của con dấu và lắp ráp đúng cách để đạt được hiệu suất thỏa đáng.
3. Bịt kín chuyển động quay
Trong các phốt chuyển động quay, dầu thường được sử dụng
Con dấu và con dấu cơ khí. Tuy nhiên, áp suất của phớt dầu thấp, so với vòng chữ O{1}} thì nó quá lớn và phức tạp, quy trình hoạt động kém. Mặc dù phốt cơ khí có thể được sử dụng cho áp suất cao (40MPa), tốc độ cao (50m/s) và nhiệt độ cao (400 độ), nhưng cấu trúc phức tạp hơn, lớn hơn và giá thành cao và chỉ phù hợp với một số máy móc và thiết bị hạng nặng, chẳng hạn như ngành dầu khí và hóa chất.
Vấn đề chính của vòng O{0}}đối với chuyển động quay là hiệu ứng nhiệt Joule. Hiệu ứng nhiệt Joule tạo ra nhiệt ma sát tại điểm tiếp xúc giữa trục quay tốc độ cao-và vòng chữ O-, đồng thời nhiệt sinh ra khiến nhiệt độ của các bộ phận tiếp xúc này tăng lên liên tục và vật liệu cao su bị biến dạng nghiêm trọng do nhiệt, đồng thời độ nén và độ giãn dài thay đổi. Hệ thống sưởi cũng làm tăng tốc độ lão hóa của vật liệu bịt kín và làm giảm tuổi thọ của vòng chữ O-; nó làm hỏng màng dầu làm kín, dẫn đến hiện tượng-cắt dầu và làm tăng tốc độ mòn của phớt.
Dựa trên tình huống trên, vành O{0}}đã được nghiên cứu rộng rãi và sâu sắc trong những năm gần đây. Để tránh hiệu ứng nhiệt Joule, điều quan trọng là chọn chính xác các tham số cấu trúc của vòng O- thiết kế theo hiệu suất của cao su, chủ yếu là độ bền kéo và tốc độ nén của vòng O-. Theo thí nghiệm, vòng O- được thiết kế để có đường kính trong bằng hoặc lớn hơn một chút so với đường kính của trục quay, thường là 3%~5%. Khi lắp vòng chữ O{9}}, nó được nén theo hướng xuyên tâm bên trong và độ nén của tiết diện cũng được thiết kế nhỏ hơn, thường là khoảng 5%. Ngoài ra, hãy cố gắng sử dụng vật liệu bịt kín ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt hơn và xem xét đầy đủ vấn đề tản nhiệt khi lắp đặt vòng chữ O.{12}} Bằng cách này, điều kiện làm việc của vòng chữ O{14}}được cải thiện đáng kể và nó có thể được áp dụng để làm kín trục quay với tốc độ tối đa 4m/s.
Trong những năm gần đây, đã có cao su-flo chịu nhiệt và cao su polyurethane-chịu mài mòn, và hiệu ứng nhiệt Joule của các thành phần cao su đã được hiểu rõ hơn. Và để giải quyết giải pháp cho vấn đề này, một cấu trúc bịt kín vòng O- mới đã được thiết kế để vòng O-có thể được áp dụng tốt hơn và các chuyển động quay áp suất-tốc độ cao,{6}}cao.
Do kích thước nhỏ, cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, hiệu suất xử lý tốt và phạm vi ứng dụng rộng, vòng chữ O{0}}được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị bịt kín quay.
