الحلقة O-، والتي يشار إليها بالحلقة O-، هي حلقة مطاطية ذات مقطع عرضي دائري-. تعتبر الحلقة O- هي الختم الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الأنظمة الهيدروليكية والهوائية.
تتميز الحلقة O-بخاصية إغلاق جيدة، ويمكن استخدامها للختم الثابت، ويمكن استخدامها أيضًا للختم الترددي؛ لا يمكن استخدامه بمفرده فحسب، بل هو أيضًا المكون الأساسي للعديد من أجهزة الختم المدمجة. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات. إذا تم اختيار المادة بشكل صحيح، يمكنها تلبية متطلبات ظروف الحركة المختلفة، ويمكن أن يتراوح ضغط العمل من 1.333×10^5Pa فراغ إلى ضغط عالي 400MPa؛ نطاق درجة الحرارة من -60 درجة إلى 200 درجة.
بالمقارنة مع أنواع الختم الأخرى، تتميز الحلقة -الحلقية بالخصائص التالية:
1) حجم الهيكل الصغير، التركيب والتفكيك المريح.
2) يمكن استخدام الأختام الثابتة والديناميكية، ولا يوجد أي تسرب تقريبًا عند استخدامها كأختام ثابتة.
3) يوفر استخدام حلقة دائرية واحدة-تأثير إغلاق ثنائي الاتجاه.
4) مقاومة الاحتكاك الديناميكي صغيرة.
5) السعر المنخفض.
الحلقة O- عبارة عن ختم قذف؛ مبدأ العمل الأساسي لختم البثق هو الاعتماد على التشوه المرن للختم، مما يسبب ضغط التلامس على سطح ملامس الختم. ضغط التلامس أكبر من الضغط الداخلي للوسط المختوم، ولا يوجد تسرب، والعكس صحيح. عند استخدامه للختم الثابت والختم الديناميكي، يختلف سبب وطريقة حساب ضغط التلامس لسطح تلامس الختم، ويجب شرحه بشكل منفصل.
1. مبدأ الختم للختم الثابت
تعتبر الحلقة O- هي الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في الختم الثابت. إذا تم تصميمها واستخدامها بشكل صحيح، فإن الحلقة - يمكنها تحقيق الختم المطلق دون حدوث تسرب في الختم الثابت.
بعد تحميل الحلقة -في أخدود الغلق، يتعرض قسمها لضغط ضغط التلامس، مما ينتج عنه تشوه مرن.
يتم إنشاء ضغط تلامس أولي معين Po على سطح التلامس. حتى لو لم يكن هناك ضغط متوسط أو كان الضغط صغيرًا جدًا، يمكن إغلاق الحلقة O- بواسطة القوة المرنة الخاصة بها؛ عندما يتم ملء وسط مضغوط في التجويف، تحت تأثير الضغط المتوسط، تخلع حلقة الختم على شكل O- وتتحرك إلى جانب الضغط المنخفض، في حين يزداد تشوهها المرن بشكل أكبر، وتزداد فجوة الملء والختم δ. في هذا الوقت، يرتفع ضغط التلامس على سطح التوصيل لزوج الختم إلى Pm:
مساءً=Po+Pp
في الصيغة، Pp - - ضغط التلامس (0.1MPa) ينتقل إلى سطح التلامس من خلال الحلقة O
ص=K*P
معامل نقل الضغط K -، للحلقة المطاطية -، K=1؛
P - ضغط السائل المختوم (0.1MPa).
Thus, greatly increases the sealing effect. Since generally K≥1, Pm>P. يمكن ملاحظة أنه طالما يوجد ضغط أولي في الحلقة O-، يمكن تحقيق الختم المطلق دون تسرب. يعتمد ذلك على ضغط الوسط نفسه لتغيير حالة التلامس للحلقة - لتحقيق طبيعة الختم، وهو ما يسمى الختم الذاتي -.
من الناحية النظرية، حتى إذا كان تشوه الانضغاط صفرًا، فمن الممكن إغلاقها تحت ضغط الزيت، ولكن من الناحية العملية، قد تكون الحلقة O-غريبة الأطوار عند تركيبها. ولذلك، بعد تحميل الحلقة - في أخدود الختم، يتعرض مقطعها العرضي - عمومًا إلى تشوه ضغط بنسبة 7%-30%. يأخذ الختم الثابت قيمة معدل ضغط أكبر، ويأخذ الختم الديناميكي قيمة معدل ضغط أصغر. ويرجع ذلك إلى أن المطاط الصناعي يتم ضغطه عند درجات حرارة منخفضة، لذلك يجب أخذ كمية الضغط المسبق للحلقة الدائرية ذات الختم الثابت في الاعتبار لتعويض انكماشه عند درجة الحرارة المنخفضة.
2. مبدأ الختم لختم الحركة الترددية
في الدوران الهيدروليكي، والمكونات والأنظمة الهوائية، يعد الختم الترددي أحد متطلبات الختم الأكثر شيوعًا. تُستخدم الأختام الترددية في مكابس أسطوانة الطاقة وكتل الأسطوانات ورؤوس أسطوانات تدخل المكبس وجميع أنواع الصمامات المنزلقة. تتكون الفجوة من قضيب أسطواني وثقب أسطواني، ويتحرك القضيب بشكل محوري في الثقب الأسطواني. عمل الختم يحد من التسرب المحوري للسائل.
عند استخدامها كختم حركة ترددية، فإن تأثير الختم المسبق- وتأثير الختم الذاتي- للحلقة O- هما نفس تأثير الختم الثابت، ونظرًا لمرونة الحلقة - نفسها، يمكن التعويض تلقائيًا بعد التآكل. ومع ذلك، عندما يتم إغلاق الوسط السائل، يكون الوضع أكثر تعقيدًا من الختم الثابت بسبب سرعة حركة القضيب وضغط السائل واللزوجة.
عندما يكون السائل تحت الضغط، تتفاعل جزيئات السائل مع السطح المعدني، ويتم ترتيب الجزيئات القطبية الموجودة في الزيت بشكل وثيق ودقيق على السطح المعدني، وتشكل طبقة زيتية قوية بين السطح المنزلق والختم، وتنتج التصاقًا رائعًا بالسطح المنزلق. يوجد الفيلم السائل دائمًا بين الختم وسطح الحركة الترددية؛ كما أنه يلعب دورًا مانعًا للتسرب، كما أن تزييت سطح الختم المتحرك مهم جدًا.
لكنها سيئة للتسرب. ومع ذلك، عندما يتم سحب العمود الترددي، يتم سحب الفيلم السائل الموجود على العمود مع العمود. بسبب عملية المسح للختم، عندما يتم سحب العمود الترددي، يتم حجب الغشاء السائل بواسطة عنصر الختم ليبقى بالخارج. مع زيادة عدد الضربات الترددية، يتم حظر المزيد من السوائل في الخارج، وأخيرًا، تكوين قطرات الزيت، وهو تسرب جهاز الختم الترددي. نظرًا لأن لزوجة الزيت الهيدروليكي تنخفض مع زيادة درجة الحرارة، وينخفض سمك طبقة الزيت تبعًا لذلك، فإن التسرب في بداية الحركة يكون أكبر عند تشغيل المعدات الهيدروليكية عند درجة حرارة منخفضة، ويميل التسرب إلى الانخفاض تدريجيًا مع ارتفاع درجة الحرارة بسبب الفقد المختلفة أثناء الحركة. الحلقة - كختم ترددي، وهيكل مدمج، وحجم صغير يمكن أن تقلل من سعر المكونات.
تستخدم بشكل رئيسي في:
1) في المكونات الهيدروليكية ذات الضغط المنخفض-، يقتصر بشكل عام على شوط قصير وضغط متوسط يبلغ حوالي 10 ميجا باسكال.
2) صمام منزلق هيدروليكي بقطر صغير، وشوط قصير، ومتوسط-.
3) صمام منزلق هوائي وأسطوانة هوائية.
4) كمطاط صناعي في جهاز الختم الترددي المدمج.
تعتبر الحلقة O- كختم ترددي أكثر ملاءمة للتطبيقات ذات القطر الصغير، والشوط القصير، وتطبيقات الضغط المتوسط والمنخفض، والأسطوانة الهوائية، والصمام المنزلق الهوائي، والمكونات الترددية الأخرى. في المكونات الهيدروليكية، يتم استخدام الحلقة O- كختم ديناميكي رئيسي، والذي يقتصر عمومًا على الشوط القصير والضغط المتوسط والمنخفض بحوالي 10 ميجا باسكال.
الحلقات الدائرية- ليست مناسبة للاستخدام كأختام مترددة ذات سرعة منخفضة جدًا- وموانع ترددية عالية الضغط- وحدها. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن الاحتكاك في هذه الحالة يكون كبيرًا، مما سيؤدي إلى فشل الختم المبكر. في أي نوع من التطبيقات، من الضروري الاستخدام وفقًا للبيانات المقدرة أو سعة الختم، والتجميع بشكل صحيح للحصول على أداء مرضي.
3. ختم للحركة الدوارة
عادة ما يستخدم الزيت في أختام الحركة الدوارة
الختم والختم الميكانيكي. ومع ذلك، فإن ضغط ختم الزيت منخفض، ومقارنة بالحلقة -، فهو كبير جدًا ومعقد، والعملية سيئة. على الرغم من أنه يمكن استخدام الأختام الميكانيكية للضغط العالي (40MPa)، والسرعة العالية (50 م / ث)، ودرجة الحرارة العالية (400 درجة)، فإن الهيكل أكثر تعقيدًا، وضخمًا، والتكلفة مرتفعة، وهو مناسب فقط لبعض الآلات والمعدات الثقيلة، مثل صناعة البترول والكيماويات.
المشكلة الرئيسية للحلقات الدائرية- في الحركة الدوارة هي تأثير جول الحراري. ينتج التأثير الحراري لجول حرارة احتكاك عند التلامس بين عمود الدوران عالي السرعة - والحلقة O-، والحرارة المتولدة تجعل درجة حرارة أجزاء التلامس هذه ترتفع بشكل مستمر، وتشوه المادة المطاطية بشكل خطير بالحرارة، ويتغير الضغط والاستطالة. يعمل التسخين أيضًا على تسريع شيخوخة مواد الختم وتقليل عمر خدمة الحلقات -؛ فهو يدمر طبقة منع التسرب الزيتية، مما يؤدي إلى ظاهرة قطع الزيت-، ويسرع من تآكل الختم.
استنادًا إلى الموقف المذكور أعلاه، تمت دراسة الحلقات-بشكل مكثف وعميق في السنوات الأخيرة. لتجنب تأثير جول الحراري، المفتاح هو تحديد المعلمات الهيكلية للتصميم O- بشكل صحيح وفقًا لأداء المطاط، وبشكل أساسي قوة الشد ومعدل الضغط للحلقة O-. وفقًا للتجربة، تم تصميم الحلقة O- بحيث يكون قطرها الداخلي مساويًا أو أكبر قليلاً من قطر العمود الدوار، بشكل عام 3%~5%. عند تثبيت الحلقة O-، يتم ضغطها من الاتجاه الشعاعي الداخلي، كما تم تصميم ضغط القسم أيضًا ليكون أصغر، بشكل عام حوالي 5%. بالإضافة إلى ذلك، حاول استخدام مواد مانعة للتسرب أقل تأثرًا بالحرارة، وخذ في الاعتبار تمامًا مشكلة تبديد الحرارة عند تركيب الحلقة الدائرية-. بهذه الطريقة، تم تحسين حالة عمل الحلقة الدائرية بشكل كبير، ويمكن تطبيقها على ختم العمود الدوار بسرعة قصوى تبلغ 4 م / ث.
في السنوات الأخيرة، أصبح هناك-مطاط الفلور المقاوم للحرارة ومطاط البولي يوريثان المقاوم للتآكل-، كما أصبح التأثير الحراري لجول للمكونات المطاطية مفهومًا بشكل أفضل. ولمعالجة حل هذه المشكلة، تم تصميم هيكل إغلاق جديد للحلقة O-، بحيث يمكن تطبيق الحلقة O- بشكل أفضل وحركات دوران عالية السرعة-والضغط العالي-.
نظرًا لصغر حجمها، وبنيتها البسيطة، وتكلفتها المنخفضة، وأداء العمليات الجيد، ونطاق التطبيقات الواسع، تُستخدم الحلقة -على نطاق واسع في أجهزة الختم الدوارة.
