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缺失的环节
一个额外的观测提供了“缺失环节”以确定本O形密封圈失效的根本原因。在这三个例子中,直线凹槽边对面的损毁表明,O型环从槽外壁边向槽内部壁边“蜿蜒”,然后朝向压力源,并再次返回到槽外壁(如图4)。这是与直观是相反的,O型环内部的流体压力应压迫O型圈与槽外壁相对抗。有趣的是,这种“蜿蜒”造成的回路与反面的破坏形式是一致的,但是幅度较小。
图4、槽内的蛇形扭绕及失效结论
揭开这个“缺失环节”使得Parker的产品工程师得出一个假设,即当考虑了两个重要因素,便解释了现场的O型密封圈为何失效。
第一个因素是O型环本身内径。根据维修技术人员的观察结果和意见,即“这些O型密封圈似乎比正常的大”和“更难安装”等都不应该被忽视。通常情况下,一位安装O形密封圈的人比设计它们的工程师更能知道部件应当是怎么样的才能更好的装配到一起。这表明,O型密封圈的内径尺寸可能超值了,或者,最起码,在可接受的公差最大值处。这造成了两个问题。首先,操作人员需要将O型密封圈像“蛇”一样塞入槽中,从而确定装配过程中没有垫圈突出来。这导致了槽中的O型密封圈呈波浪状。在槽内的环形道中根本没有空间容纳这些波纹状的垫圈。其二,更大的内径意味着槽内的橡胶体积越大。
第二个因素是不理想的密封设计。因为总的密封填充体积是在设计建议范围内的,所不同的是其圆周长度。密封填充在沟槽内部槽底处达到100%,而沿槽内的宽度方向和直线端部方向则达到50%。假定橡胶材料是固体,但它们的性能也类似于高粘度流体,跟物理压缩变形和体积变化相比,它们更容易流动和变形。在这种情况下,当密封是在y(垂直)坐标方向进行压缩的,则沿着槽底的方向则为X(向外)坐标方向,但重要的是它在Z(圆周方向)坐标是不受限制的。这导致了一旦有空间,橡胶材料则容易流向O型密封槽的直线段方向。
如图5所示,这两种因素能互相刺激加重。从油槽底端流出的橡胶的多余长度使得其在凹槽直线方向材料'波动’,最后弯曲形成一个半径很小的环。当该系统被加压时,燃料迫使密封装置紧贴槽的后壁,并且使环的两侧互相压紧。由此造成了环端部产生较大的180°弯曲以及环的每一侧都有90°的弯曲。最初,O型圈能够承受180°弯曲时所产生的极端张应力,同时O型圈也已通过最初的泄漏测试。经过几周的使用之后,不管怎样,重复的加压循环会导致环的压力最高点产生损坏,这种180°的弯曲最终导致O型密封圈的破损以及泄漏的产生。
图5、失效的机械机制
在这种情况下,失效原因归结于两个不相关的因素的相互作用。光有它们本身,也不可能导致失效。在应用中,这两种因素的每一个都放大了另一个的影响,导致了O型密封圈的失效以及随之而来的泄漏。
确认及更正
许多常见的O型密封圈失效模式,都是众所周知的并由本行业记录在案。本文所述并非其中之一。在任何特殊条件比如本文中所述的,理想的做法便是在可控的实验室条件下对失效进行重现;直到问题可以被“打开”和“关闭”,而理论方面的解释则依旧期待被证明。设计软件教程www.sx1c.com微信红包活动www.94ha.com蜂蜜的作用www.eahai.com养生小知识www.ui27.com投资小项目www.toucuan.com
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