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丁腈橡胶 O 型密封圈在制动器中使用情况的分析探讨

来源:胡永林 点击:更新时间:2020-03-21

1 丁腈橡胶作为丁二烯及丙烯腈在乳液聚合法下得到 的材料,在生产过程中采取低温乳液聚合法,使其具备良 好的耐油性及耐磨性、粘结力。但丁腈橡胶的弱点也相对 明显,主要是耐低温能力差及耐臭氧能力差及弹性能力略 低等。丁腈橡胶一般在耐油橡胶生产中应用。该材料比丁 苯橡胶氯丁橡胶性能好,在高温环境下持续工作,其气 密性略次于丁基橡胶。丁腈橡胶的材料功能与丙烯腈的加 入量存在联系,丙烯腈的加入量越多,丁腈橡胶拉伸强度 及耐油性、硬度越高,但丁腈橡胶弹性及耐寒性会降低。
对丁腈橡胶的受压状态进行分析,在受压状态下,不 同温度下的拉伸长度下降慢。在受压 16d 时,拉伸强度为 15MPa 左右,在 16d 以后拉伸强度持续降低,在 32d 64d 时,拉伸强度下降到 69%21%。在 90益的环境下,拉 伸轻度在 4d 时会增加,在 4d 后降低,下降速度不会产生 变化,在 64d 时拉伸强度为 8.22MPa,是初始强度 48%。在 110益的环境下,拉伸强度发生变化速度持续下降,在 8d 时为 4.56MPa,是初始强度 26%16d 时拉伸强度下降到 3.06MPa16d 后拉伸强度开始缓慢增加,在 64d 时能达到5.15MPa
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2 O 型密封圈
2.1 概述
O 型密封圈作为圆形橡胶圈,主要成分是丁腈橡胶及 氟橡胶。O 型密封圈在液压传动系统中广泛应用,属于常 见的密封件,主要功能便是静密封及往复运动密封。O 型 密封圈一般在密封沟槽中安放,O 型密封圈的密封性能与 组装过程中的预压缩力存在联系,或者是工作过程中密封 件在介质压力的反应下,实现弹性变形,完成与弹性力的 接触,从而保证密封性。密封能力与压力存在联系,压力越 大密封能力越好。O 型密封圈在经过磨损后能实现自动补 偿。O 型密封圈在密封件的弹性及形状下能实现自动密 封。液体所肩负的压力进一步提升,在压力的影响下,O 型 密封圈会向沟槽的另一侧过渡,体积会增加,基础面变宽, 容易堵塞液体泄漏的通道,发挥出良好的密封作用。液体 压力在超过标准指标的情况下,O 型密封圈会进入密封沟 槽的间隙中,在压力的影响下,密封圈会不断转动,导致间 隙中的部分密封圈磨损,其他部分则进入间隙区,损耗部 分的范围持续扩大,导致 O 型密封圈完全磨损,此时密封 能力会不断井底,发生液体泄漏情况。为防止挤压现象的 持续发展,可以封堵间隙或者提升 O 型密封圈的硬度。也 可以利用添加密封挡圈的方法,保证 O 型密封圈不会挤 出,使 O 型密封圈能有效展开工作。
2.2 优劣势 O 型密封圈在具有以下几种优势:密封方法简单, 安装方式便捷,总量轻。具有自动密封的功能,通过一个 密封件能实现密封,无需对周期功能进行优化。密封功 能良好,在静密封时往往不会发生泄漏。在运动过程中 产生的摩擦力小,能适应各种情况的压力交变。尺寸及 沟槽相对标准,生产成本较低,利于使用或者购买。O 型密 封圈具有以下几种缺陷:在密封时需要的启动摩擦力较大。若使用方法不正确,容易导致 O 型密封圈出现断裂 或者扭曲等问题。动密封难以做到不发生泄漏,只能控 制在规定的标准内。在部分场景应用中,通过加装保护 挡圈及防尘圈的方式,保证性能。在气压及水压密封过程 中,还需配置润滑油的附件。
2.3 安装 O 型密封圈在安装过程中,安装质量对使用寿命具有 一定影响。泄漏问题的发生与不良安装具有一定联系,O 型密封圈在安全过程中禁止出现划伤及安装位置不正或 者扭曲等情况,装配前,密封槽及密封耦合面需要及时处 理,在 O 型密封圈装配时还应当涂抹润滑脂。为控制 O 型 密封圈在安装过程中的划伤,在安装过程中可以在轴端及 孔端预留 15毅-30毅的引入角。一旦 O 型密封圈需要经过外 螺纹,可以利用薄壁金属导套完成,使其将外螺纹套住,从 而避免划伤。也应当注意漏装及使用损坏的 O 型密封圈、 挡圈的安全方向。
3 制动器 制动器也叫做风闸,作为水轮发动机组的重要组成部 分,在控制机组动能上具有重要作用。机组制动系统中含 有制动器、油气管路及手动、自动控制配置。机组在停止运 行时,转速会慢慢下降,达到一定转速便无法满足油膜的 需求速度,导致接触的金属面发生摩擦,严重情况下会损 坏推力瓦。在此背景下,应当及时停止机组运行,从而缩短 推瓦力的摩擦时间。风闸机组中起到的作用便是制动。机 组在检修过程中,部分情况下需要顶起转子,比如,检察推 瓦力及转动部分拆卸时轴的分解。机组在长期停止情况下 启动,需要先顶起转子,润滑油会进入到瓦面,落下时转子 启动。在此过程中风闸的作用与千斤顶一致。制动器的结 构相对简单,缸体内存在上下运动的活塞,活塞下注入压 缩空气或者压力油便能够顶起活塞。活塞下在注入空气 后,制动器会发挥刹车性能,在加入压力油后,制动力发挥 千斤顶的性能。
4 丁腈橡胶 O 型密封圈在制动器中使用情况 将某水力发电厂制动器作为研究案例,观察丁腈橡胶 O 型密封圈在实际使用过程中容易发生的问题,提出问题 的解决措施,保证风闸的运行质量。 4.1 工程概述 将某水力发电厂制动器作为研究对象,其中含有 4 台 水轮发动机组,1 号及 2 号机组风闸是由同一家公司生 产,3 号及 4 号机组风闸是另一家企业生产。在结构上均 采取单缸双活塞结构,采取复归气复位,高压油及制动器、 复归气具有对应的腔体。腔体的密封均利用丁腈橡胶 O 型密封圈。
4.2 风闸问题的处理 该发电厂在 2018 2 4 号机组 10 号风闸发生 卡顿情况。机组在检修过程中,回装推力瓦落转子过程中 发现 10 号风闸在复归气作用下无法为有效回落,对 10 号 风闸拆卸,风闸在分解后,观察到缸体下部已经出现大面 积拉伤,密封也存在部分损坏。对缸体底部进行检查,发现 一定量的小金属颗粒,由于是第一次拆卸 10 号风闸,因 此,判断缸体损坏与组装过程有关,对缸体拉伤位置进行毛刺打磨,将 O 型密封圈替换。