O-ring adalah reka bentuk mekanikal yang paling biasa untuk pengedap kerana harganya yang murah, pembuatan yang mudah, fungsi yang boleh dipercayai, dan keperluan pemasangan yang mudah. Walaupun cincin-O murah, dalam beberapa persekitaran tertentu, penggantian yang kerap akan meningkatkan kos penyelenggaraan mesin dan menjejaskan operasi biasa peralatan. Oleh itu, adalah perlu untuk memahami ciri-ciri cincin-O.
Pada -50 hingga -60 darjah, bahan getah yang tidak tahan pada suhu rendah akan kehilangan tegasan awalnya sepenuhnya; walaupun untuk bahan getah tahan suhu rendah, tegasan awal pada masa ini tidak akan melebihi 25 peratus daripada tegasan awal pada 20 darjah . Ini kerana mampatan awal cincin-O bergantung kepada pekali pengembangan linear.
Reka bentuk dan penggunaan cincin-O yang tidak betul akan mempercepatkan kerosakannya dan kehilangan prestasi pengedapnya.
Eksperimen telah menunjukkan bahawa jika reka bentuk setiap bahagian peranti cincin pengedap adalah munasabah, hanya meningkatkan tekanan tidak akan menyebabkan kerosakan pada cincin-O. Di bawah keadaan kerja tekanan tinggi dan suhu tinggi, punca utama kerosakan cincin-O ialah ubah bentuk kekal bahan cincin-O, gigitan jurang yang disebabkan oleh cincin-O yang dihimpit ke dalam jurang pengedap, dan herotan cincin O semasa pergerakan.
Ubah bentuk kekal Memandangkan bahan getah sintetik yang digunakan untuk cincin pengedap cincin-O ialah bahan viskoelastik, jumlah mampatan yang ditetapkan pada mulanya dan kapasiti penyekat lantunan akan berubah bentuk secara kekal dan beransur-ansur hilang selepas penggunaan jangka panjang, akhirnya mengakibatkan kebocoran.
Ubah bentuk kekal dan kehilangan daya keanjalan adalah sebab utama mengapa cincin-O kehilangan prestasi pengedapnya. Berikut adalah sebab utama ubah bentuk kekal.
Hubungan antara nisbah mampatan dan jumlah regangan dan ubah bentuk kekal
Pelbagai formulasi getah yang digunakan untuk membuat gelang-O akan menghasilkan kelonggaran tegasan mampatan dalam keadaan termampat. Pada masa ini, tegasan mampatan akan berkurangan dengan peningkatan masa. Semakin lama masa servis, semakin besar kadar mampatan dan regangan, semakin besar penurunan tegasan yang disebabkan oleh kelonggaran tegasan getah, sehingga cincin-O tidak cukup elastik dan kehilangan keupayaan pengedapnya. Oleh itu, adalah dinasihatkan untuk cuba mengurangkan nisbah mampatan di bawah syarat penggunaan yang dibenarkan.
Meningkatkan saiz keratan rentas cincin O ialah cara paling mudah untuk mengurangkan nisbah mampatan, tetapi ini akan meningkatkan saiz struktur. Perlu diingatkan bahawa apabila orang mengira nisbah mampatan, mereka sering mengabaikan pengurangan ketinggian bahagian yang disebabkan oleh cincin O yang diregangkan semasa pemasangan. Perubahan dalam luas keratan rentas cincin-O adalah berkadar songsang dengan perubahan lilitannya. Pada masa yang sama, disebabkan oleh kesan ketegangan, bentuk keratan rentas cincin O juga akan berubah, yang ditunjukkan sebagai penurunan ketinggiannya. Di samping itu, disebabkan oleh ketegangan permukaan, permukaan luar cincin-O menjadi lebih rata, iaitu ketinggian bahagian berkurangan sedikit. Ini juga merupakan manifestasi kelonggaran tekanan mampatan O-ring.
Tahap ubah bentuk bahagian O-ring juga bergantung pada kekerasan bahan O-ring. Dalam kes jumlah regangan yang sama, cincin-O dengan kekerasan tinggi juga akan mempunyai pengurangan ketinggian keratan rentas yang lebih besar. Dari sudut pandangan ini, bahan dengan kekerasan rendah harus dipilih sebanyak mungkin mengikut syarat penggunaan. Di bawah tindakan tekanan dan ketegangan cecair, gelang-O getah secara beransur-ansur akan mengalami ubah bentuk plastik, dan ketinggian keratan rentasnya akan berkurangan dengan sewajarnya, sehingga akhirnya kehilangan keupayaan pengedapnya.
Hubungan antara suhu dan proses kelonggaran O-ring
Suhu perkhidmatan adalah satu lagi faktor penting yang mempengaruhi ubah bentuk kekal O-ring. Suhu yang tinggi akan mempercepatkan penuaan bahan getah.
Lebih tinggi suhu operasi, lebih besar set mampatan O-ring. Apabila ubah bentuk kekal lebih besar daripada 40 peratus, cincin-O kehilangan keupayaan pengedapnya dan bocor. Nilai tegasan awal yang terbentuk dalam bahan getah cincin-O akibat ubah bentuk mampatan akan beransur-ansur berkurangan malah akan hilang dengan proses kelonggaran dan penurunan suhu cincin-O. Untuk cincin-O yang berfungsi pada suhu sub-sifar, mampatan awalnya mungkin berkurangan atau hilang sepenuhnya akibat penurunan suhu yang mendadak. Pada -50 hingga -60 darjah, bahan getah yang tidak tahan pada suhu rendah akan kehilangan tegasan awalnya sepenuhnya; walaupun untuk bahan getah tahan suhu rendah, tegasan awal pada masa ini tidak akan melebihi 25 peratus daripada tegasan awal pada 20 darjah . Ini kerana mampatan awal cincin-O bergantung kepada pekali pengembangan linear. Oleh itu, apabila memilih pemampatan awal, adalah perlu untuk memastikan bahawa masih terdapat keupayaan pengedap yang mencukupi selepas tekanan menurun akibat proses kelonggaran dan penurunan suhu. Untuk cincin O yang berfungsi pada suhu bawah sifar, perhatian khusus harus diberikan kepada indeks pemulihan dan indeks ubah bentuk bahan getah.
Ringkasnya, reka bentuk harus cuba memastikan bahawa cincin-O mempunyai suhu kerja yang sesuai, atau memilih bahan cincin-O yang tahan suhu tinggi dan rendah untuk memanjangkan hayat perkhidmatan.
Tekanan kerja sederhana dan ubah bentuk kekal Tekanan medium kerja adalah faktor utama yang menyebabkan ubah bentuk kekal O-ring.
Tekanan kerja peralatan hidraulik moden semakin meningkat dari hari ke hari. Tekanan tinggi jangka panjang akan menyebabkan ubah bentuk kekal O-ring. Oleh itu, bahan getah tahan tekanan yang sesuai hendaklah dipilih mengikut tekanan kerja semasa reka bentuk. Semakin tinggi tekanan kerja, semakin tinggi kekerasan dan rintangan tekanan tinggi bahan yang digunakan sepatutnya. Untuk meningkatkan rintangan tekanan bahan O-ring, meningkatkan keanjalan bahan (terutama meningkatkan keanjalan bahan pada suhu rendah), dan mengurangkan set mampatan bahan, secara amnya perlu memperbaiki formula daripada bahan dan tambahkan plasticizer. Walau bagaimanapun, jika cincin O dengan plasticizer direndam dalam medium kerja untuk masa yang lama, plasticizer akan diserap secara beransur-ansur oleh medium kerja, menyebabkan isipadu cincin O mengecut, dan mungkin menyebabkan mampatan negatif O-ring (iaitu Jurang berlaku antara cincin-O dan permukaan bahagian tertutup).
Oleh itu, apabila mengira mampatan cincin O dan mereka bentuk acuan, pengecutan ini harus diambil kira sepenuhnya. Cincin O yang ditekan hendaklah mengekalkan saiz yang diperlukan selepas berendam dalam medium kerja selama 5-10 hari dan malam.
Set mampatan bahan O-ring bergantung kepada suhu. Apabila kadar ubah bentuk adalah 40 peratus atau lebih, kebocoran akan berlaku, jadi had rintangan haba beberapa bahan getah ialah: getah nitril 70 darjah C, getah EPDM 100 darjah C, getah fluorin 140 darjah C. Oleh itu, negara telah membuat peraturan mengenai ubah bentuk kekal O-ring.
Untuk cincin-O daripada bahan yang sama, pada suhu yang sama, cincin-O dengan diameter keratan rentas yang lebih besar mempunyai set mampatan yang lebih rendah. Dalam minyak keadaannya berbeza. Oleh kerana cincin-O tidak bersentuhan dengan oksigen pada masa ini, tindak balas buruk yang disebutkan di atas sangat berkurangan. Di samping itu, ia biasanya menyebabkan pengembangan tertentu sebatian getah, jadi kadar set mampatan yang disebabkan oleh suhu akan diimbangi. Oleh itu, rintangan haba dalam minyak bertambah baik. Mengambil getah nitril sebagai contoh, suhu kerjanya boleh mencapai 120 darjah atau lebih tinggi.