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缺失的環(huán)節(jié)
一個額外的觀測提供了“缺失環(huán)節(jié)”以確定本O形密封圈失效的根本原因。在這三個例子中，直線凹槽邊對面的損毀表明，O型環(huán)從槽外壁邊向槽內(nèi)部壁邊“蜿蜒”，然后朝向壓力源，并再次返回到槽外壁(如圖4)。這是與直觀是相反的，O型環(huán)內(nèi)部的流體壓力應(yīng)壓迫O型圈與槽外壁相對抗。有趣的是，這種“蜿蜒”造成的回路與反面的破壞形式是一致的，但是幅度較小。
圖4、槽內(nèi)的蛇形扭繞及失效結(jié)論
揭開這個“缺失環(huán)節(jié)”使得Parker的產(chǎn)品工程師得出一個假設(shè)，即當(dāng)考慮了兩個重要因素，便解釋了現(xiàn)場的O型密封圈為何失效。
第一個因素是O型環(huán)本身內(nèi)徑。根據(jù)維修技術(shù)人員的觀察結(jié)果和意見，即“這些O型密封圈似乎比正常的大”和“更難安裝”等都不應(yīng)該被忽視。通常情況下，一位安裝O形密封圈的人比設(shè)計它們的工程師更能知道部件應(yīng)當(dāng)是怎么樣的才能更好的裝配到一起。這表明，O型密封圈的內(nèi)徑尺寸可能超值了，或者，最起碼，在可接受的公差最大值處。這造成了兩個問題。首先，操作人員需要將O型密封圈像“蛇”一樣塞入槽中，從而確定裝配過程中沒有墊圈突出來。這導(dǎo)致了槽中的O型密封圈呈波浪狀。在槽內(nèi)的環(huán)形道中根本沒有空間容納這些波紋狀的墊圈。其二，更大的內(nèi)徑意味著槽內(nèi)的橡膠體積越大。
第二個因素是不理想的密封設(shè)計。因為總的密封填充體積是在設(shè)計建議范圍內(nèi)的，所不同的是其圓周長度。密封填充在溝槽內(nèi)部槽底處達到100%，而沿槽內(nèi)的寬度方向和直線端部方向則達到50%。假定橡膠材料是固體，但它們的性能也類似于高粘度流體，跟物理壓縮變形和體積變化相比，它們更容易流動和變形。在這種情況下，當(dāng)密封是在y(垂直)坐標(biāo)方向進行壓縮的，則沿著槽底的方向則為X(向外)坐標(biāo)方向，但重要的是它在Z(圓周方向)坐標(biāo)是不受限制的。這導(dǎo)致了一旦有空間，橡膠材料則容易流向O型密封槽的直線段方向。
如圖5所示，這兩種因素能互相刺激加重。從油槽底端流出的橡膠的多余長度使得其在凹槽直線方向材料'波動’，最后彎曲形成一個半徑很小的環(huán)。當(dāng)該系統(tǒng)被加壓時，燃料迫使密封裝置緊貼槽的后壁，并且使環(huán)的兩側(cè)互相壓緊。由此造成了環(huán)端部產(chǎn)生較大的180°彎曲以及環(huán)的每一側(cè)都有90°的彎曲。最初，O型圈能夠承受180°彎曲時所產(chǎn)生的極端張應(yīng)力，同時O型圈也已通過最初的泄漏測試。經(jīng)過幾周的使用之后，不管怎樣，重復(fù)的加壓循環(huán)會導(dǎo)致環(huán)的壓力最高點產(chǎn)生損壞，這種180°的彎曲最終導(dǎo)致O型密封圈的破損以及泄漏的產(chǎn)生。
圖5、失效的機械機制
在這種情況下，失效原因歸結(jié)于兩個不相關(guān)的因素的相互作用。光有它們本身，也不可能導(dǎo)致失效。在應(yīng)用中，這兩種因素的每一個都放大了另一個的影響，導(dǎo)致了O型密封圈的失效以及隨之而來的泄漏。
確認及更正
許多常見的O型密封圈失效模式，都是眾所周知的并由本行業(yè)記錄在案。本文所述并非其中之一。在任何特殊條件比如本文中所述的，理想的做法便是在可控的實驗室條件下對失效進行重現(xiàn);直到問題可以被“打開”和“關(guān)閉”，而理論方面的解釋則依舊期待被證明。設(shè)計軟件教程www.sx1c.com微信紅包活動www.94ha.com蜂蜜的作用www.eahai.com養(yǎng)生小知識www.ui27.com投資小項目www.toucuan.com
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