 | | | Thiết kế vòng đệm (o-ring) cao su cho các ứng dụng khác nhau Các ứng dụng tĩnh Đối với các ứng dụng tĩnh, đường rãnh gắn o-ring phải được thiết kế sao cho o-ring được tiếp xúc trên tất cả bốn mặt của nó khi ở vị trí làm việc. Các ứng dụng chuyển động tịnh tiến Trong các ứng dụng động, o-ring nên tiếp xúc với mặt đáy của rãnh và bề mặt đối diện. Khe hở nên được giữ ở mặt bên để cho phép o-ring di chuyển trên mặt bên của rãnh để phù hợp với chiều của áp suất. Khi cung cấp cho một o ring khoảng không gian, rãnh vòng tròn phải đủ lớn để chứa đựng thể tích tổng cộng khi o-ring chịu áp suất xuyên tâm. Nếu lỗ trống rãnh quá nhỏ, o-ring sẽ bị méo mó và có khuynh hướng bị đùn ra dọc theo khe hở và bị cắt. Bất kỳ cạnh mép sắc bén nào trên rãnh có khả năng cắt vào o-ring đều phải được mài nhẵn. Tại áp suất trên 2000psi, o-ring có thể bị đùn dọc ra khe hở nếu không có một vòng chặn chống đùn bằng cao su cứng, được đặt dọc mặt bên của nó. Tiết diện ngang của o-ring Một ví dụ là khi một o-ring cần được dùng để làm kín cho một pít tông và xy lanh với các đường kính lần lượt là 3.5 in (9cm) và 4.00in (10cm), tiết diện ngang trên danh nghĩa của vòng sẽ là 0.25 in. Nhưng tiết diện thực sự của vòng lại là 0.275 in, sai biệt 0.025 in này sẽ cho phép sự ép nén lên vòng. Nên chú ý rằng tiết diện ngang thực sự của một o-ring không phải tiết diện ngang danh định. Hầu hết các thông số tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế đều phải chỉ ra tiết diện ngang danh định và tiết diện thực của o-ring. Trong các hệ thống thủy lực, khi các o-ring được sử dụng rộng rãi hơn, thì các yêu cầu sau đây nên được tuân theo: 1. Sự thông thoáng nên được cung cấp trong khoảng không gian giữa các o-ring để ngăn chặn dòng chất lỏng hoặc chất bôi trơn bị kẹt lại ở giữa chúng. 2. Cung cấp sự bôi trơn cho o-ring mà không tiếp xúc với chất lỏng đang được làm kín, sử dụng các vòng nỉ được tẩm dầu trên các mặt bên của vòng không được bôi trơn. 3. Mội o-ring nên được đặt vào rãnh riêng biệt. Các vòng chặn chống đùn được khuyến nghị sử dụng khi : 1. Khe hở lớn hơn bình thường.2. Một o-ring làm từ hợp chất cao su mềm đặc biệt được sử dụng. 3. Sự bôi trơn bổ sung được sử dụng. 4. Đối với tất cả các ứng dụng động, khi mà áp lực vượt quá 1.500 psi. Khi áp lực trên o-ring được đặt vào chỉ một phía thì chỉ một vòng chặn cần được dùng. Nếu áp lực được áp vào từ cả hai phía thì hai vòng chặn chống đùn cần được lắp vào, mỗi bên một vòng. O-ring dành cho các ứng dụng làm kín chuyển động quay Khi một băng cao su bị kéo đến khoảng dãn dài 200-300%, nó sẽ co lại và nâng trọng lượng lên khoảng 0.25 in. Các mô đun đàn hồi hoặc khả năng mang tải sẽ tăng theo nhiệt độ. Cao su dưới các biến dạng không đổi sẽ tạo ra ứng suất cao hơn. Khi sử dụng một o-ring để làm kín trục quay, thì một đường kính o-ring nhỏ hơn so với đường kính trục được chọn để nó bám chặt vào trục và tạo một đệm kín hoàn hảo. Do đó, đệm kín trong điều kiện kéo căng sẽ dẫn đến sự ma sát giữa cao su và trục quay, và sẽ tạo ra nhiệt. Nói cách khác, nhiệt này là nguyên nhân của một o-ring kéo căng bị rút do hiệu ứng Joule. Trong năm 1805, Gough đã thiết lập rằng cao su nguyên liệu trở nên ấm lên khi bị kéo căng và rút lại khi được gia nhiệt. Page, trong năm 1847, và Joule, trong năm 1857, đã báo cáo các quan sát tương tự một cách độc lập. Các quan sát của Joule là định lượng về bản chất và do đó hiệu ứng nêu trên được gọi là hiệu ứng Joule. Hiệu ứng đó của cao su cho cả cao su thô hoặc đã lưu hóa đều ngược lại với các kim loại vì kim loại sẽ lạnh khi dãn ra. Sự thay đổi nhiệt độ quan sát được trên cao su thô khi bị kéo căng là một yếu tố quan trọng, nghiên cứu đó hoàn toàn hữu ích trong đánh giá đối với chức năng làm kín. Sự thay đổi nhiệt độ của cao su thô khi bị kéo căng và nhiệt của sự dãn dài được tính toán theo cal/g của cao su. Hiệu ứng làm lạnh không đáng kể được chú ý tại các mức dãn dài thấp (30%). Đáng chú ý là lượng nhiệt sinh ra tăng nhanh khi trên 70% độ dãn dài.Theo Vogt, hiệu ứng Joule phù hợp là sự thay đổi tải tại chiều dài không đổi hoặc sự thay đổi chiều dài tại tải không đổi theo nhiệt độ và là thuận nghịch. Chuyển động tịnh tiến và ứng suất quay trong các đệm chuyển đổi nhiệt liên tục trong hoạt động cơ. Hock đã chỉ ra rằng nếu hoạt động cơ được tiến hành trên cao su khi nó bị kéo căng được tính theo phương diện nhiệt thì chỉ là một phần không đáng kể ( khoảng 2%) của phần liên quan đến cao su bị kéo căng. Do đó, nhiệt do kéo dài, hoặc nhiệt Joule khi được tính ra đôi khi sẽ nhiều hơn nhiệt ma sát của cao su dưới một điều kiện ứng suất trong một đệm kín. Mặc cho các phát triển về thiết bị thì việc xác định chính xác lượng thất thoát nhiệt do kéo căng cao su hoăc hấp thụ nhiệt cho phép cao su đã kéo căng được nghỉ là vẫn chưa thể. Tuy nhiên, hiệu ứng nóng lên và nguội đi của các mảnh cao su bị kéo căng hoặc rút lại có thể đạt được bằng các quan sát đơn giản. Ví dụ như nếu một mảnh cao su thô hoặc lưu hóa bị kéo căng được chạm vào bằng môi hoặc lưỡi thì có thể cảm nhận được sự ấm lên cho thấy rằng nhiệt độ của cao su bị kéo căng đã tăng lên. Tương tự, kéo căng mảnh cao su đến độ dãn dài cao và giữ lại trong vài phút cho đến khi nhiệt sinh ra có thể được tiêu tán. Nếu bây giờ cho mảnh cao su rút lại nhanh chóng, thì cũng có thể cảm nhận được nó lạnh đi. Sự rút lại hoặc co lại của một o-ring cao su được lắp vào một trục dẫn đến một tải cao hơn lên trục do hiệu ứng Joule. Do đó, chu kì ma sát, sự gia nhiệt và sự co rút lại ( phục hồi ứng suất hoặc giảm ứng suất) của vòng cao su được lặp đi lặp lại cho đến khi bị hỏng. Điều đó xảy ra trong vòng vài phút tại vận tốc trục trên 200 ft/phút. Sự hiện diện của áp suất trong hệ làm kín là nguyên nhân gây hư hỏng thậm chí khi ở vận tốc thấp hơn, khi điều này làm tăng áp suất của o-ring lên trục. Nếu cao su có tính truyền nhiệt kém, bề mặt tiếp xúc với trục quay sẽ bị cháy trước khi phần còn lại của o-ring bị ảnh hưởng dãn nở. Nếu kết cấu cho phép chạy trục nhiều hơn một vài phút thì trục bị cháy xém và có màu xanh do sự quá nhiệt. Sau đó, các vết nứt sẽ xuất hiện trên vòng do nó bị lão hóa, và các chất lỏng cần làm kín sẽ rò ra. Các biện pháp khắc phục tiếp theo của nhiều nhà thiết kế đệm kín là xác định đường kính bên trong của đệm kín lớn hơn một chút so với đường kính trục ít nhất 3-5%. Đệm kín quá khổ không có xu hướng nóng lên tương tự. Trong quá trình hoạt động, các mức nhiệt độ sẽ giảm sau khi có sự tăng vừa phải. Một nghiên cứu hữu ích đã được báo cáo bởi Taham, trong đó một trục dẫn động tại 3450 rpm được đặt trong một xy lanh để dầu được bơm dưới áp suất. Một đầu của xy lanh được làm kín bằng một màng cao su, và đầu còn lại là bằng một o-ring cao su. Trục thử nghiệm có đường kính 0.998 inch (2.53 cm). Một vòng quá khổ có đường kính trong (ID) 0.984 inch (2.49 cm) đã bị hỏng trong bốn phút. Trong thời gian đó, nhiệt độ dầu tăng từ 60 độ F (16 độ C) lên 295 độ F( 146 độ C). Với một vòng quá khổ có ID 1,044 inch (2.65 cm) được chạy trong 100 giờ mà không hề có rò rỉ. Nhiệt độ dầu tăng lên đến 152 độ F (67 độ C) và không tăng nữa. Trong điều kiện tương tự, các đệm kín đã được chạy trong 4000 giờ mà không gặp vấn đề gì. Sự nén để áp vào o-ring làm kín trục quay phải được xác định bằng thực nghiệm. Nhiều hơn các tiếp xúc thực sự là cần thiết để bù đắp cho biến dạng nén dư của cao su và cho bất kì độ lệch tâm trục nào. Nói chung, một biến dạng nén tiết diện ngang từ 2 đến 5% là đạt yêu cầu cho hầu hết các ứng dụng o-ring quay. Bề mặt hoàn chỉnh của trục là yếu tố rất quan trọng cho việc có được hiệu quả làm kín thỏa đáng. Một kim loại hạt 5 đến 25 micron như trong quy trình kỹ thuật thông thường sẽ mang lại kết quả rất khả quan. Nếu trục quá trơn, đệm kín sẽ không được bôi trơn đúng cách và từ đó sẽ trở nên quá nóng do ma sát. Nếu bề mặt là quá thô thì đệm kín sẽ mòn rất nhanh chóng. Do đó, mong muốn cần có các cạnh được vát đầu mà trên đó o-ring phải đi qua trong suốt quá trình lắp ráp, vì vậy vòng phải được cắt bỏ các cạnh sắc bén đi. Chiều sâu rãnh của các o-ring quay nên tương đương hoặc nhỏ hơn một ít so với tiết diện ngang của o-ring. Sự bôi trơn o-ring trước khi lắp là rất quan trọng. Các hợp chất cao su dùng cho đệm kín trục quay, khác với các hợp chất dùng cho o-ring cố định, nên tốt nhất có độ cứng 80 đến 90 Shore A. Các hợp chất cao su mềm, nếu được sử dụng để sản xuất các đệm kín này sẽ có xu hướng kéo trục quay, bị mòn và nóng lên, gây ra hư hỏng. Các khía cạnh thiết kế của o-ring và các loại đệm kín có liên quan đến các bề mặt của trục được giải quyết triệt để trong tài liệu công nghiệp, chẳng hạn như trong các trang web của nhiều công ty khác nhau. Tài liệu tham khảo: Chellappa Chandsekaran, Rubber Seals for Fluid and Hydraulic Systems, Elsevier Inc. Trang 13-18. (tth-vlab-caosuviet)  |  | | Đệm cao su làm kín đầu trục | Vòng đệm cao su chịu nhiệt | | Share | | | |  Trục in polyurethane (19/01/2026) | | | Phụ tùng PU kéo giấy (12/01/2026) | | | Đệm polyurethane (PU) (05/01/2026) | | | Vòng PU kéo (29/12/2025) | | | Trục PU tráng phủ bề mặt (22/12/2025) | | | Đệm PU trong ngành bao bì lon (15/12/2025) | | | Con lăn PU kéo giấy (08/12/2025) | | | Bọc PU bánh xe chịu tải (01/12/2025) | | | Giảm chấn PU (24/11/2025) | | - Tin Cao Su Việt
- Tin Báo Chí
- Tin kỹ thuật cao su
- Tin kỹ thuật sản phẩm
| |