石墨軸承密封圈的主要失效原因及其防治措施

石墨軸承密封圈的首要失效原因及其防治辦法
    石墨軸承密封圈規(guī)劃、運用不當會加快它的損壞，喪失密封功能。試驗標明，如密封設備各部分規(guī)劃合理，單純地進步壓力，并不會構成石墨軸承密封圈的損壞。在高壓、高溫的作業(yè)條件下，石墨軸承密封圈損壞的首要原因是石墨軸承密封圈資料的永久變形和O型圈被擠入密封空隙而引起的空隙咬傷一級石墨軸承密封圈在運動時呈現(xiàn)歪曲現(xiàn)象。
1、永久變形
    因為石墨軸承密封圈密封圈用的石墨資料是歸于粘彈性資料，所以初期設定的壓緊量和回彈堵塞才能經長期的運用，會發(fā)生永久變形而逐步喪失，最終發(fā)生走漏。永久變形和彈力消失是石墨軸承密封圈失掉密封功能的首要原因，以下是構成永久變形的首要原因。
    1）緊縮率和拉伸量與永久變形的聯(lián)系
    制造石墨軸承密封圈所用的各種配方的橡膠，在緊縮狀況下都會發(fā)生緊縮應力松懈現(xiàn)象，此刻，緊縮應力跟著時刻的增長而減小。運用時刻越長、緊縮率和拉伸量越大，則由橡膠應力松懈而發(fā)生的應力下降就越大，致使石墨軸承密封圈彈性缺乏，失掉密封才能。因而，在允許的運用條件下，設法下降緊縮率是可取的。添加石墨軸承密封圈的截面尺度是下降緊縮率最簡單的辦法，不過這會帶來結構尺度的添加。
    應該注意，人們在核算緊縮率時，往往忽略了石墨軸承密封圈在裝配時受拉伸而引起的截面高度的減小。石墨軸承密封圈截面面積的改變是與其周長的改變成反比的。同時，因為拉力的效果，石墨軸承密封圈的截面形狀也會發(fā)生改變，就體現(xiàn)為其高度的減小。此外，在外表張力效果下，石墨軸承密封圈的外外表變得更平了，即截面高度略有減小。這也是石墨軸承密封圈緊縮應力松懈的一種體現(xiàn)。
    石墨軸承密封圈截面變形的程度，還取決于石墨軸承密封圈原料的硬度。在拉伸量相同的狀況下，硬度大的石墨軸承密封圈，其截面高度也減小較多，從這一點看，應該依照運用條件盡量選用低硬度的原料。在液體壓力和張力的效果下，橡膠資料的石墨軸承密封圈也會逐步發(fā)生塑性變形，其截面高度會相應減小，致使最后失掉密封才能。
    2）溫度與石墨軸承密封圈馳張進程的聯(lián)系
    運用溫度是影響石墨軸承密封圈永久變形的另一個重要要素。高溫會加快橡膠資料的老化。作業(yè)溫度越高，石墨軸承密封圈的緊縮永久變形就越大。當永久變形大于40%時，石墨軸承密封圈就失掉了密封才能而發(fā)生走漏。因緊縮變形而在石墨軸承密封圈的橡膠資料中構成的初始應力值，將跟著石墨軸承密封圈的馳張進程和溫度下降的效果而逐步下降致使消失。溫度在零下作業(yè)的石墨軸承密封圈，其初始緊縮或許因為溫度的急劇下降而減小或徹底消失。在-50~-60℃的狀況下，不耐低溫的石墨資料會徹底喪失初始應力；即便耐低溫的橡膠資料，此刻的初始應力也不會大于20℃時初始應力的25%。這是因為石墨軸承密封圈的初始緊縮量取決于線脹系數(shù)。所以，選取初始緊縮量時，就必須確保在因為馳張進程和溫度下降而構成應力下降后仍有滿足的密封才能。
    溫度在零下作業(yè)的石墨軸承密封圈,應特別注意橡膠資料的恢復指數(shù)和變形指數(shù)。
    綜上所述，在規(guī)劃上應盡量確保石墨軸承密封圈具有適宜的作業(yè)溫度，或選用耐高、低溫的石墨軸承密封圈資料，以延長運用壽命。
3）介質作業(yè)壓力與永久變形
    作業(yè)介質的壓力是引起石墨軸承密封圈永久變形的首要要素?，F(xiàn)代液壓設備的作業(yè)壓力正日益進步。長期的高壓效果會使石墨軸承密封圈發(fā)生永久變形。因而，規(guī)劃時應根據(jù)作業(yè)壓力選用適當?shù)哪蛪合鹉z資料。作業(yè)壓力越高，所用資料的硬度和耐高壓功能也應越高。
    為了改進石墨軸承密封圈資料的耐壓功能，添加資料的彈性（特別是添加資料在低溫下的彈性）、下降資料的緊縮永久變形，一般需求改進資料的配方，參加增塑劑。但是，具有增塑劑的石墨軸承密封圈，長期在作業(yè)介質中浸泡，增塑劑會逐步被作業(yè)介質吸收，導致石墨軸承密封圈體積縮短，甚至或許使石墨軸承密封圈發(fā)生負緊縮（即在石墨軸承密封圈和被密封件的外表之間呈現(xiàn)空隙）。因而，在核算石墨軸承密封圈緊縮量和進行模具規(guī)劃時，應充分考慮到這些縮短量。應使限制出的石墨軸承密封圈在作業(yè)介質中浸泡5~10晝夜后仍能堅持必要的尺度。
    石墨軸承密封圈資料的緊縮永久變形率與溫度有關。當變形率在40%或更大時，即會呈現(xiàn)走漏，所以幾種膠料的耐熱性界限為：丁腈橡膠70℃，三元乙丙橡膠100℃，氟橡膠140℃。因而各國對石墨軸承密封圈的永久變形作了規(guī)定。中國標準橡膠資料的石墨軸承密封圈在不同溫度下的尺度改變見表。同一資料的O型圈，在同一溫度下，截面直徑大的石墨軸承密封圈緊縮永久變形率較低。
    在油中的狀況就不同了。因為此刻石墨軸承密封圈不與氧氣觸摸，所以上述不良反應大為削減。加之又一般會引起膠料有必定的脹大，所以因溫度引起的緊縮永久變形率將被抵消。因而，在油中的耐熱性大為進步。以丁腈橡膠為例，它的作業(yè)溫度可達120℃或更高。
2、空隙咬傷
    被密封的零件存在著幾何精度（包括圓度、橢圓度、圓柱度、同軸度等）不良、零件之間不同心以及高壓下內徑脹大等現(xiàn)象，都會引起密封空隙的擴大和空隙擠呈現(xiàn)象的加重。石墨軸承密封圈的硬度對空隙擠呈現(xiàn)象也有明顯的影響。液體或氣體的壓力越高，石墨軸承密封圈資料硬度越小，則石墨軸承密封圈的空隙擠呈現(xiàn)象越嚴峻。
    防止空隙咬傷的辦法是，對石墨軸承密封圈的硬度和密封空隙加以嚴格的控制。選用硬度適宜的密封資料控制空隙。常用的石墨軸承密封圈的硬度規(guī)模是HS60~90。低硬度者用于低壓，高硬度者用于高壓。
    配用適當?shù)氖S承密封圈維護擋圈，是防止石墨軸承密封圈被擠入空隙的有用辦法。
3、歪曲現(xiàn)象
    歪曲是指石墨軸承密封圈沿周向發(fā)生扭轉的現(xiàn)象，歪曲現(xiàn)象一般發(fā)生在動密封狀況。
    石墨軸承密封圈假如裝配的妥善，并且運用條件適當，一般不大簡單在往復在往復運動狀況下發(fā)生翻滾或歪曲，因為石墨軸承密封圈與溝槽的觸摸面積大于在滑動外表上的沖突觸摸面積，而且石墨軸承密封圈本身的抗拒才能本來就能阻撓歪曲。沖突力的分布也趨向堅持石墨軸承密封圈在其溝槽中靜止不動，因為靜沖突大于滑動沖突，而且溝槽外表的粗糙度一般不如滑動外表的粗糙度。
    引起歪曲損害的原因許多，其間最首要的是因為活塞、活塞桿和缸筒的空隙不均勻、偏疼過大、石墨軸承密封圈斷面直徑不均勻等構成，因為構成O型圈在一周多受的沖突力不均勻，石墨軸承密封圈的某些部分沖突過大，發(fā)生歪曲。一般，斷面尺度較小的石墨軸承密封圈，簡單發(fā)生沖突不均勻。構成歪曲（運動用石墨軸承密封圈比固定用石墨軸承密封圈的斷面直徑大便是這個道理。）
    另外，因為密封溝槽存在著同軸度誤差，密封高度不相等以及石墨軸承密封圈截面直徑不均勻等現(xiàn)象，或許使得石墨軸承密封圈的一部分緊縮過大，另一部分過小或不受緊縮。當溝槽存在偏疼即同軸誤差大于石墨軸承密封圈的緊縮量時，密封會徹底失效。密封溝槽同軸度誤差大的另一個害處是使石墨軸承密封圈沿圓周緊縮不均。此外還有因為石墨軸承密封圈截面直徑、原料硬度、光滑油膜厚度等的不均以及密封軸外表粗糙度等要素的影響，導致石墨軸承密封圈的一部分沿作業(yè)外表滑動，另一部分則發(fā)生翻滾，然后構成石墨軸承密封圈的歪曲。運動用石墨軸承密封圈很簡單因歪曲而損壞，這是密封設備發(fā)生損壞和走漏的重要原因。因而進步密封溝槽的加工精密度以及減小偏疼是確保石墨軸承密封圈具有牢靠的密封性和壽命的重要要素。
    設備石墨軸承密封圈不應是它處于歪曲狀況。假如在設備時就被歪曲，則歪曲損害就會很快發(fā)生。在作業(yè)中，歪曲現(xiàn)象會將石墨軸承密封圈堵截，發(fā)生很多漏油，而且堵截的石墨軸承密封圈會混到液壓體系的其他部位，構成重大事故。
4、磨粒磨損現(xiàn)象
    當密封的空隙具有相對運動時，作業(yè)環(huán)境中的灰塵和沙粒等被粘附在活塞桿外表，并跟著活塞桿的往復運動與油膜一起被帶入缸內，成為侵入石墨軸承密封圈外表的磨粒，加快石墨軸承密封圈的磨損，致使其失掉密封性。為了防止這種狀況發(fā)生，在往復運動式密封設備的外伸軸端處必須運用防塵圈。
5、滑動外表對石墨軸承密封圈的影響
    滑動外表的粗糙度是影響石墨軸承密封圈外表沖突與磨損的直接要素。一般地說，外表光潔沖突與磨損就小，所以滑動外表的粗糙度數(shù)值往往很低（Ra0.2~0.050μm）。但是，試驗標明，外表粗糙過低（Ra低于0.050μm）又會給沖突與磨損帶來不利的影響。這是因為細小的外表高低不平，能夠堅持必要的光滑油膜。因而要挑選適當?shù)耐獗硪蟆?br>    滑動外表的原料對石墨軸承密封圈的壽命也有影響?；瑒油獗碓系挠捕仍酱?、耐磨性越高、堅持光潔的才能就越強，石墨軸承密封圈的壽命也就越長。這也是液壓缸活塞桿外表鍍鉻的重要原因。同理能夠解說具有相同粗糙度的用銅、鋁合金制成的滑動外表比鋼制滑動外表對密封圈的沖突與磨損更為嚴峻，低硬度、大緊縮量的石墨軸承密封圈不如高硬度、小緊縮量的密封圈耐用的狀況。
6、沖突力與石墨軸承密封圈的應用
    在動密封設備中，沖突與磨損是石墨軸承密封圈損壞的重要影響要素。磨損程度首要取決于沖突力的巨細。當液體壓力細小時，石墨軸承密封圈沖突力的巨細取決于它的預緊縮量。當作業(yè)液體承受壓力時，沖突力隨之作業(yè)壓力的添加而增大。在作業(yè)壓力小于20MPa的狀況下，近似地呈線形聯(lián)系。壓力大于20MPa時，跟著壓力的添加，石墨軸承密封圈與金屬外表觸摸面積的添加也逐步緩慢，沖突力的添加也相應緩慢。在正常狀況下，石墨軸承密封圈的運用壽命跟著液體壓力的升高將會近似的呈平方聯(lián)系而減小。
    沖突力的添加，使得旋轉或往復運動的軸與石墨軸承密封圈之間發(fā)生很多的沖突熱。因為大都石墨軸承密封圈都是用橡膠制成的，導熱性極差。因而，沖突熱就會引起橡膠的老化，導致石墨軸承密封圈實效，損壞其密封功能。沖突還會引起石墨軸承密封圈外表損害，使緊縮量減小。嚴峻的沖突會很快引起石墨軸承密封圈的外表損壞，失掉密封性。作氣動往復運動用密封時，沖突熱還會引起粘著，構成沖突力進一步添加。
    運動用密封在低速運動時，沖突阻力還是引起爬行的一個要素，影響元件和體系的作業(yè)功能。所以對運動密封來說，沖突性是重要功能之一。沖突系數(shù)是沖突特性的一個評價指標，合成橡膠沖突系數(shù)較大，因為密封在運動狀況時，一般處于作業(yè)油液或光滑劑參與的混合光滑狀況，沖突系數(shù)一般在0.1以下。
   沖突力的巨細在很大程度上取決于被石墨軸承密封圈的外表硬度與外表粗糙度。
7、焦耳熱效應
    橡膠資料的焦耳熱效應，是指處于拉伸狀況的橡膠遇熱發(fā)生縮短的現(xiàn)象。在設備石墨軸承密封圈時，為了使它在密封溝槽內不發(fā)生竄動，在用作往復運動密封時，不發(fā)生歪曲現(xiàn)象，一般使它處于某種程度的拉伸狀況。但假如將這種設備辦法用于旋轉運動，就會發(fā)生不良的成果。本來現(xiàn)已緊箍在旋轉軸上的石墨軸承密封圈，因旋轉運動發(fā)生的沖突熱而縮短，進而使這種緊箍力增大，這樣，發(fā)生沖突熱→縮短→緊箍力增大→發(fā)生沖突熱→……，如此重復循環(huán)，就大大地促進了橡膠的老化和磨損。