Thiết kế và phát triển các niêm phong dầu
Thiết kế các cấu trúc niêm phong dầu chủ yếu dựa trên điều kiện hoạt động, điều kiện lắp ráp và điều kiện môi trường.quy trình sản xuấtKhi thiết kế một con dấu dầu, bước đầu tiên là chọn vật liệu niêm phong phù hợp.Công thức hợp chất cao su được sử dụng nên cung cấp một sự kết hợp hợp lý của các tính chất đáp ứng các yêu cầu về khả năng chống nhiệt, chống dầu, chống mòn, và hiệu suất quá trình tốt.
Các thông số sử dụng niêm phong dầu và các thông số thiết kế
Trong thiết kế cấu trúc, các tham số được sử dụng và các tham số thiết kế nên tương thích.
| Sự tương quan giữa các thông số thiết kế niêm phong cơ học và các thông số ứng dụng | |||||||
| Các thông số thiết kế | Nhiệt độ | Sự kỳ dị | Tốc độ trục | Độ sáng của trục | Áp lực | Tuổi thọ | |
| Phần môi. | Số lượng nén | ○ | ○ | \ | ● | ● | ○ |
| Khu vực đầu | ○ | ● | \ | ○ | ○ | ○ | |
| góc tiếp xúc | ○ | \ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| Phần eo. | Chiều dài | ● | ○ | ● | ● | ○ | ○ |
| Độ dày | \ | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| Địa hình cắt ngang | \ | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| Mùa xuân | Nén | ○ | \ | ○ | ○ | \ | ○ |
| Vị trí | ● | \ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| Các bộ phận phụ tùng | Môi phụ trợ | ● | ● | ○ | ● | ● | ○ |
| Helix | ○ | ● | ○ | \ | ● | ○ | |
| Xử lý bề mặt | Chất bôi trơn trước và lớp phủ | \ | ● | \ | \ | ● | ○ |
| Ứng dụng | Tính chất vật lý hóa học | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| Huyền thoại:○: Gần họ | \: Có liên quan vừa phải | ●: Không liên quan đến nhau | |||||
Khi thiết kế cấu trúc niêm phong dầu, các thông số cấu trúc được hiển thị trong hình dưới đây nên được xem xét.
(1) Sự can thiệp môi (d-d1)
Nếu sự can thiệp lớn, môi sẽ kéo dài quá mức, gây ra lão hóa và mòn, rút ngắn tuổi thọ.Bởi vì sự can thiệp liên quan đến lực phóng xạ của toàn bộ môiCác giá trị nhiễu hiển thị trong bảng 2 chỉ để tham khảo.
Bảng 2 Sự can thiệp của các đường kính trục khác nhau
| Chiều kính trục d ((mm) | Phản ứng phù hợp d-d1 ((mm) |
| ≤30 | 0.5~1.2 |
| >30~50 | 0.8~1.5 |
| >50~80 | 1.0~1.8 |
| >80~120 | 1.2~2.0 |
| > 120~180 | 1.5~2.3 |
| > 180 ~ 220 | 1.8~2.6 |
(2) Giá trị "R" vị trí của lò xo
Giá trị này là chiều rộng tiếp xúc lý thuyết trong thiết kế. Giá trị "R" lớn hơn làm tăng chiều rộng tiếp xúc và ma sát. Giá trị "R" nhỏ hơn không thuận lợi cho việc niêm phong.Các giá trị "R" cho vị trí của lò xo trong bảng 3 chỉ dùng để tham khảo..
| Chiều kính trụcd(mm)d(mm) | "R" (mm) |
| ≤30 | 0.3~0.5 |
| >30~50 | 0.4~0.8 |
| >50~80 | 0.5~1.1 |
| >80~120 | 0.6~1.4 |
| > 120~180 | 0.7~1.7 |
| > 180 ~ 220 | 0.8~2.0 |
(3) Chiều dài eo
Lực phóng xạ được cung cấp bởi chiều dài eo là khoảng 50% lực phóng xạ của môi niêm phong dầu.Một cách để đạt được điều này là mở rộng chiều dài của vòng eo con dấu dầuTuy nhiên, đường kính bên ngoài của niêm phong dầu thường được tiêu chuẩn hóa. Ngay cả không gian lắp ráp không tiêu chuẩn hóa cũng giới hạn chiều rộng này. Do đó, chiều dài thẳng của eo bị giới hạn.Vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách dẫn ra một phần cong từ phần thẳng của eo.
(4) Độ dày của phần eo
Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng ngay cả dưới áp suất thấp, biến dạng như trong hình A có thể dễ dàng xảy ra.Chiều lưng dày làm suy yếu hoạt động của lò xoĐể giải quyết xung đột giữa biến dạng eo và khả năng theo dõi,khuyến cáo phải định hình lại vòng eo như hình BĐiều này làm tăng độ cứng của eo mà không ảnh hưởng đến khả năng theo dõi kỳ dị.
(5) Chiều dài đầu
Một số sơ đồ cắt ngang niêm phong dầu thiết kế chiều dài đầu đầu (t) bằng bán kính rãnh suối (r). Tuy nhiên, trong khi sử dụng, suối thường rơi.Để ngăn cản mùa xuân rơi ra., thiết kế phải đảm bảo rằng t lớn hơn r, ít nhất đáp ứng mối quan hệ sau: t = 4/3 r.
(6) Hình dạng rãnh xuân
Nhiều niêm phong dầu đã phạm sai lầm trong thiết kế rãnh suối, thiết kế bán kính rãnh suối (R) và bán kính vòng tròn suối (r) với các giá trị khác nhau.Kiểm tra thử nghiệm đã phát hiện ra rằng một số đôi môi cá voi có hai vùng tiếp xúcDo đó, khi R = r, trạng thái phân phối căng thẳng của môi là tốt nhất, chỉ có một vùng tiếp xúc.thường rất khó để làm cho hai hoàn toàn bằng nhau trong sản xuấtCách duy nhất để duy trì sự khác biệt nhỏ giữa hai là duy trì sự khác biệt nhỏ giữa hai.
(7) Thiết kế khung kim loại
Chức năng chính của khung kim loại là tăng cường độ cứng cấu trúc của niêm phong dầu.Độ dày và phương pháp cấu hình của nó phụ thuộc vào điều kiện làm việc và điều kiện lắp ráp của niêm phong dầu.
(8) Vòng xoắn xuân
Có hai loại suối được sử dụng trong niêm phong dầu: suối dây thắt và suối lá.và số lượng cuộn dây, tham khảo các tiêu chuẩn và hướng dẫn thiết kế cơ khí có liên quan.
(9) Lực quang
Sức mạnh phóng xạ là một thông số cực kỳ quan trọng.
1. Nếu lực phóng xạ quá nhỏ, hiệu suất niêm phong sẽ kém; 2. Nếu lực phóng xạ quá lớn, sẽ có sự hao mòn và tuổi thọ sẽ được rút ngắn; 3.Lực bức xạ trực tiếp ảnh hưởng đến ma sát và nhiệt độ của khu vực tiếp xúc. Khi lực phóng xạ quá lớn, ma sát tạo ra nhiệt lớn và tăng tốc độ lão hóa môi;Khi trục và nhà ở là kỳ dị, lực phóng xạ thích hợp phải được áp dụng để đảm bảo rằng môi có khả năng theo dõi thích hợp; 6. lực phóng xạ giới hạn áp suất hoạt động của môi trường.,Tăng thêm lực phóng xạ sẽ rút ngắn tuổi thọ của niêm phong dầu.
Vật liệu niêm phong dầu
Hiện nay, các con dấu dầu chủ yếu được sản xuất từ cao su tổng hợp. Bởi vì sự lựa chọn và thiết kế cấu trúc của nó là những yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất niêm phong và tuổi thọ của các con dấu dầu,điều quan trọng là phải hiểu chính xác các tính chất của cao su và chọn vật liệu phù hợp- Vật liệu cao su phù hợp nhất cho niêm phong dầu nên được xác định dựa trên các thông số có liên quan của niêm phong dầu: lực phóng xạ trên trục phải đủ cao để ngăn ngừa rò rỉ,nhưng đủ thấp để duy trì một độ dày phim dầu nhất định để giữ nhiệt ma sát thấp. Các con dấu phải có đủ sự can thiệp phù hợp để vượt qua các tác động của sự kỳ dị trong quá trình hoạt động.
Vật liệu niêm phong dầu ảnh hưởng trực tiếp đến ba thông số này. Khi vật liệu thay đổi theo thời gian và nhiệt độ, các thông số chính cũng thay đổi tương ứng. Ví dụ: khi nhiệt độ tăng,mô-đun vật liệu giảmSự mở rộng nhiệt, sưng vật liệu gây ra bởi môi trường niêm phong và độ cứng của hợp chất cao su đều ảnh hưởng đến lực phóng xạ và phù hợp nhiễu.
Vì những lý do này, các tính chất sau đây nên được xem xét khi lựa chọn vật liệu niêm phong dầu: tương thích với môi trường niêm phong, chống sưng hoặc cứng do môi trường;Kháng nhiệt và mòn tốt; và độ đàn hồi vừa phải để phù hợp với sự thay đổi về độ thô và độ lập dị của trục.
Do sự phát triển liên tục của các công thức vật liệu cao su, với các vật liệu mới xuất hiện và các vật liệu hiện có được cải thiện liên tục,sau đây là một mô tả ngắn về các vật liệu thường được sử dụng nhất cho các con dấu dầu: cao su nitrile (NBR), cao su polyacrylate (PAR), cao su silicone, cao su fluoro (FKM) và polytetrafluoroethylene (PTFE).
Cao su nitrile
NBR có thể được sử dụng với số lượng lớn hơn tất cả các chất elastomer khác kết hợp trong sản xuất niêm phong.Nó được phân loại là thấp, trung bình và cao propylene. Trong khi chống dầu của NBR tăng với hàm lượng propylene, độ linh hoạt ở nhiệt độ thấp của nó giảm. Để đạt được hiệu suất nhiệt độ thấp tốt,một số khả năng chống lại nhiên liệu và dầu nhiệt độ cao thường bị hy sinh. cao su nitrile có tính chất vật lý tuyệt vời, có khả năng chống lạnh, nước mắt và mòn tốt hơn hầu hết các loại cao su khác. Tuy nhiên, nó không chống lại ozone, thời tiết và ánh sáng mặt trời,mặc dù các tính chất này có thể được cải thiện thông qua thiết kế công thứccao su nitrile phù hợp để sử dụng với dầu dầu mỏ, dầu nhiên liệu, nước, dầu silicon và ester silicon, và hỗn hợp ethylene glycol.Nó không phù hợp để tiếp xúc với dầu EP, hydrocarbon halogen, nitrocarbon, chất lỏng ester phốtfat, keton, axit mạnh và một số chất lỏng phanh ô tô.
Cao su polyacrylate
Cao su polyacrylate (ACM) là một nhựa nhựa đồng nhựa của alkyl acrylates với các monomer không bão hòa khác.Hiệu suất cao su polyacrylate nằm giữa cao su nitrile và cao su fluoroBởi vì chuỗi chính của nó không chứa liên kết kép, nó thể hiện khả năng chống nhiệt, ozone và thời tiết cao.Sự hiện diện của các nhóm chức năng clo (Cl) hoặc (CM) trên chuỗi bên của nó làm tăng thêm khả năng chống dầu, cho phép sử dụng trong dầu nóng ở nhiệt độ từ 170 ° C đến 180 ° C. Một đặc điểm chính của cao su này là khả năng chống dầu khoáng chất, dầu tăng áp và bơ ở nhiệt độ 178 ° C.Nó cũng thể hiện khả năng chống lão hóa và flex nứt tuyệt vời, làm cho nó phù hợp với các con dấu dầu. nhược điểm chính của nó bao gồm chế biến kém, dính vào cuộn trong khi trộn, hiệu suất thấp ở nhiệt độ thấp, khả năng chống nước và hơi nước kém,kháng kém với ethylene glycol và các loại dầu có hương vị cao, tập hợp nén cao, và ăn mòn đáng kể cho khuôn kim loại và trục. độ đàn hồi, chống mòn và tính cách ly điện của nó cũng tương đối kém.do mức độ bão hòa caoTrong khi khả năng chống mòn của nó có thể được cải thiện đáng kể với công thức thích hợp, nó vẫn còn thấp hơn cao su nitrile.
Cao su silicone
Cao su silicon duy trì tính chất cơ học của nó trong một phạm vi nhiệt độ rộng, vẫn linh hoạt ở -65 °C và có khả năng hoạt động lâu dài ở 230 °C.Mặc dù tính chất cơ học của nó có thể được tăng cường thông qua hợp chất đặc biệt, sức mạnh, khả năng chống xé và khả năng chống cạo của nó thường tương đối kém. Khả năng chống kiềm, axit yếu và ozone của nó nói chung là tốt, nhưng khả năng chống dầu của nó là vừa phải.Các tính chất hóa học có thể được cải thiện bằng các chất hợp chấtTuy nhiên, cao su silicon thường không phù hợp để sử dụng trong hydrocarbon như xăng, paraffin và dầu khoáng nhẹ,như các phương tiện truyền thông này sẽ làm cho nó sưng và mềmƯu điểm chính của cao su silicone là khả năng duy trì độ đàn hồi ở nhiệt độ rất thấp.làm cho nó phù hợp với một loạt các niêm phong nhiệt độ cao và thấp hơn các loại cao su khácĐối với niêm phong xoay, nhiệt độ hoạt động của nó cao hơn cao su tiêu chuẩn. Tuy nhiên, cao su silicone đắt hơn hầu hết các loại cao su khác.
cao su fluorosilicone là cao su đắt tiền hơn. Hiệu suất của nó về cơ bản giống như cao su silicone, nhưng phạm vi ứng dụng của nó hẹp hơn. Ưu điểm chính của nó là khả năng chống dầu,tương đương hoặc gần với cao su nitrileĐiều này cho phép nó được sử dụng ngoài giới hạn nhiệt độ hoạt động của cao su nitrile trong khi vẫn cung cấp khả năng chống dầu mà cao su silicone thiếu.
Nhựa cao su
Fluororubber là một polyme bão hòa có chứa các nguyên tử fluorine trên các nguyên tử carbon trong chuỗi chính hoặc bên.Nó được đặc trưng bởi khả năng chống nhiệt độ cao, dầu, ăn mòn nghiêm trọng, dung môi, thời tiết, ozone, khả năng thấm khí thấp, và đặc tính vật lý tuyệt vời.nhược điểm của nó là hiệu suất nhiệt độ thấp kém và bộ nén caoNghiên cứu đáng kể đã được tiến hành cả trong nước và quốc tế để cải thiện bộ nén của cao su huỳnh quang.
Polytetrafluoroethylene
Nhựa thường bán cứng và thường không được sử dụng làm niêm phong. Polytetrafluoroethylene (PTFE) là một ngoại lệ.đáng chú ý nhất là khả năng chống lại các cuộc tấn công hóa học trong phạm vi nhiệt độ hoạt động rộngPTFE có hệ số ma sát thấp với kim loại, nhưng không có gia cố chất điền, độ bền cơ học của nó thấp.Ví dụ:, PTFE được gia công hoặc đúc có thể được sử dụng như một bề mặt ma sát thấp và một lớp phủ chống hóa chất.
Tính chất vật liệu con dấu dầu
Nhiệt độ hoạt động của vật liệu niêm phong dầu
Nhiệt độ hoạt động là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ của niêm phong dầu.
Bảng 4 Nhiệt độ hoạt động của các vật liệu niêm phong dầu thường sử dụng
| Loại cao su | Phạm vi nhiệt độ hoạt động (°C) |
| Cao su nitrile | -40 đến 100 |
| Cao su polyacrylate | -20 đến 160 |
| Cao su silicone | -65 đến 200 |
| Lốp cao su carbon fluor | -20 đến 250 |
Các thay đổi hiệu suất ở nhiệt độ thấp khác nhau đáng kể so với nhiệt độ cao. Khi nhiệt độ giảm, hầu hết các chất elastomer dần cứng do mất độ linh hoạt,làm chậm sự phục hồi của chúng từ biến dạng. Tiến hóa cũng xảy ra, mặc dù chậm. Trước khi vật liệu đạt đến độ mong manh, nếu không có vật liệu elastomer thay thế, lực mùa xuân có thể cung cấp độ đàn hồi cần thiết.Ở nhiệt độ cao, tất cả các chất elastomer mất độ đàn hồi và có xu hướng mềm.thường biểu hiện như mất độ đàn hồi và tăng dần độ cứng và modulus.
Kháng mòn của các vật liệu niêm phong dầu
Kháng mài vật liệu là một yếu tố quan trọng đối với niêm phong dầu. Kháng mài của cao su có liên quan đến độ cứng và khả năng chống xé của nó. Nói chung, khả năng chịu mòn cải thiện với độ cứng tăng lên;chống xé tốt hơn cũng dẫn đến chống mòn tốt hơnHơn nữa, sức đề kháng mài mòn của vật liệu cũng bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như hệ số ma sát của nó và độ bóng của bề mặt kết hợp.
Khả năng tương thích với môi trường niêm phong
Khi vật liệu hấp thụ môi trường lỏng, khối lượng của nó thay đổi.Sự mở rộng quá mức cũng có thể gây ra các phản ứng hóa học, chẳng hạn như hòa tan, tương tác giữa các thành phần nhất định trong vật liệu, hoặc mỏng bề mặt, dẫn đến nứt.Trong một số trường hợp, môi trường niêm phong có thể chiết xuất các chất phụ gia như chất làm mềm và chất chống oxy hóa từ hợp chất cao su, làm thay đổi thành phần của elastomer và thậm chí gây co lại, dẫn đến rò rỉ.Để biết thông tin về khả năng tương thích của các vật liệu niêm phong dầu với các môi trường nhất định, vui lòng xem bảng 5.
Bảng 5 Sự tương thích của các vật liệu niêm phong dầu
| Vật liệu Trung bình |
Nhựa cao su nitrile butadien | Cao su polyacrylate | Cao su silicone | Nhựa cao su | Polytetrafluoroethylene |
| Mỡ | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Dầu EP | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Nước | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Mil-L-2105 | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Mil-G-10924 | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Dầu carbon fluor 12 | Tốt lắm. | Người nghèo. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Phosphoric Ester | Người nghèo. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Perchlorethylene | Tốt lắm. | Người nghèo. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Dầu nhiên liệu | Tốt lắm. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Dầu phanh | Người nghèo. | Người nghèo. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Tốt lắm. |
| Svyrol500 | Người nghèo. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. |
| Nitơ khí lạnh | Người nghèo. | Người nghèo. | Tốt lắm. | Người nghèo. | Tốt lắm. |
| - | Thích hợp cho các loại dầu khoáng khác nhau, không chống lại mực in. | Mức sưng thấp, chống lại mực in. | Trong một số loại dầu, sưng cao, và khả năng chống lại các chất phụ gia trong dầu clo và mực in là kém. | Sưng thấp, chống lại các loại dầu bôi trơn khác nhau. | Chống tốt cho hầu hết các phương tiện truyền thông. |
Từ những điều trên, bạn có thể thấy rằng thiết kế cấu trúc của niêm phong dầu rất quan trọng.không thể đạt được việc niêm phong hiệu quả.