Projektuojant mechanines ir skysčių sistemas, norint užtikrinti patikimą jungties sandariklį,{0}}nelaidų nuotėkiui, reikia kruopštaus matematinio įvertinimo. Jei guminiam sandarikliui suspausti reikalinga jėga yra per maža, kontaktinis slėgis neviršys skysčio slėgio, todėl atsiranda nuotėkių. Ir atvirkščiai, jei jėga yra per didelė, ji gali deformuoti jungiamuosius flanšus, pažeisti plastikinius korpusus arba atleisti surinkimo varžtus.
Supratimas, kaip apskaičiuoti suspaudimo jėgą ir kontaktinį slėgį, padeda B2B inžinierių komandoms sukurti optimizuotus griovelius, pasirinkti tinkamus elastomerus ir nustatyti sukimo momento specifikacijas. Šiame techniniame vadove išsamiai aprašome matematines lygtis ir fizikinius principus, susijusius su elastomerinio sandarinimo mechanika.
1. Pagrindinė sandarinimo sąlyga: kontaktinis slėgis ir skysčio slėgis
Kad bet koks statinis elastomerinis sandariklis (pvz., O-žiedas arba pasirinktinis tarpiklis) sėkmingai blokuotų skysčio nuotėkį, jis turi atitiktipagrindinė sandarinimo sąlyga:
Kai guminis sandariklis įmontuotas į griovelį ir suspaudžiamas tarp dviejų besiliečiančių paviršių, jo vidinis elastingumas sukuria gniuždymo įtempių pasiskirstymą per sandarinimo pėdsaką. Šio įtempių pasiskirstymo smailė yramaksimalus kontaktinis slėgis (Psusisiekti). Jei sandaraus skysčio slėgis (Pskystis) viršija šį kontaktinį slėgį, skystis prasiskverbs pro sąsają ir sukurs nuotėkio kelią.
Esant sistemos slėgiui, elastomerinės medžiagos veikia kaip didelio{0}}klampumo skysčiai (dėl beveik -nesuspaudžiamumo), perkeldamos skysčio slėgį, kad padidintų pradinį kontaktinį slėgį. Šis savaiminio-sandarinimo mechanizmas yra aukšto-slėgio O-žiedų konstrukcijos pagrindas.
2. Šoro A kietumo konvertavimas į Youngo modulį (E)
Norėdami apskaičiuoti jėgą, reikalingą sandarikliui išspausti, turite žinoti medžiagos standumą. Nors inžineriniai skaičiavimai reikalaujaYoungo modulis (E)Megapaskaliais (MPa) gumos duomenų lapuose nurodomas medžiagos standumasŠoro A kietumas (H).
Galite įvertinti Youngo modulį pagal Shore A kietumą naudodami Gento empirinę lygtį:
Arba standartinėse inžinerijos informacinėse lentelėse pateikiami apskaičiuoti Youngo modulio diapazonai įprastiems B2B elastomerų kietumo lygiams:
| Kietumas (Shore A) | Numatomas Youngo modulis (E) | Tipiškas sandarinimo pojūtis |
|---|---|---|
| 50 krantas A | 2,2 MPa (1.8 - 2.6 MPa) | Minkštas (pvz., guminė juosta) |
| 60 krantas A | 3,5 MPa (3.0 - 4.2 MPa) | Vidutinis-minkštas (pvz., padangos protektorius) |
| 70 krantas A | 5,8 MPa (5.0 - 6.5 MPa) | Standartinis (pvz., batų padas) |
| 80 krantas A | 9,6 MPa (8.5 - 11.0 MPa) | Vidutinis{0}}Kietas (pvz., čiaupo poveržlė) |
| 90 krantas A | 19,5 MPa (17.5 - 22.0 MPa) | Kietas (pvz., boulingo kamuolys) |
3. O-žiedo suspaudimo jėgos apskaičiavimas (Lindley lygtis)
Apkrova, reikalinga suspausti apskrito skerspjūvio O-žiedą-, yra labai ne-tiesinė dėl geometrijos poslinkių ir elastomero elgesio. Standartinė empirinė formulė, naudojama sandarinimo inžinerijoje, yraLindley lygtis:
Kur:
- F:Suspaudimo jėga niutonais (N).
- D:Vidutinis O-žiedo skersmuo milimetrais (mm), apskaičiuojamas taip:D=Vidinis skersmuo (ID) + d.
- d:O-žiedo skerspjūvio-skersmuo / laido skersmuo milimetrais (mm).
- E:Youngo modulis megapaskaliais (MPa), konvertuotas iš kranto A.
- r:Suspaudimo koeficientas, išreikštas dešimtainiu tikslumu (pvz., 20 % suspaudimo,r = 0.20).
Skaičiavimo pavyzdys:Norėdami suspausti 70 Shore AO-žiedą (E=5.8 MPa), kurio ID=50mm ir skerspjūvis-d=3.53mm (vidutinis D=53.53mm) 20 % (r=0.20):
- Lindley skliaustas: 1,25 * (0,20)1.5 + 50 * (0.20)6 ≈ 0.1118 + 0.0032 ≈ 0.115
- Jėga: F=π * 53,53 * 3,53 * 5,8 * 0,115 ≈ 395 niutonai (apytiksliai . 40.3 kg suspaudimo apkrova).
4. Didžiausio kontaktinio slėgio įvertinimas
Apskaičiavus bendrą jėgą (F), įvertinus didžiausią kontaktinį slėgį (Psusisiekti) sandarinimo juostos centre. Naudojant Hertzian kontaktinę mechaniką cilindrui, prispaustam prie plokščių plokščių, didžiausias slėgis apskaičiuojamas taip:
Kurνyra Puasono koeficientas. Kietos gumos medžiagoms Puasono koeficientas yra beveik toks0.5, rodantis, kad esant slėgiui medžiagos tūris išlieka pastovus.
Praktinėse konstrukcijose užtikrinama, kad pradinis montavimo kontaktinis slėgis būtų bent jau1,5–2,0 kartonumatomas skysčio slėgis užtikrina tinkamą saugos ribą{0}}žemo slėgio dujų naudojimui.
5. Nesuspaudžiamumo taisyklė: kodėl griovelio užpildymas niekada neturi siekti 100 %
Kadangi gumos Puasono koeficientas yra ≈0,5, suspaudus jos tūris nekinta; jis tik keičia savo formą. Kai suspaudžiate O-žiedą ašies kryptimi (aukštis-), jis plečiasi radialiai (plotis-).
Jei O-žiedo skerspjūvio plotas-viršija griovelio skerspjūvio plotą (dėl togriovelio užpildymo koeficientas yra 100 % ar didesnis), guma neturės vietos plėstis. Esant tokioms sąlygoms, suspaudimo jėga didėja eksponentiškai, todėl:
- Didelis metalinių arba plastikinių flanšų pažeidimas (įtrūkimai arba nusilenkimai).
- Ekstremali trintis ir sukibimas naudojant dinaminį sandarinimą.
- Nedelsiant išspaudžiamas ir plyšta elastomeras, dėl ko katastrofiškai sugenda sandariklis.
⚠️ Sandarinimo taisyklė:
Visada suprojektuokite sandarinimo griovelius, kad išlaikytumėte agriovelio užpildymo santykis nuo 75% iki 85%(daugiausia 90 % esant kraštutinėms tolerancijoms). Tai užtikrina saugos ribą, kad guma išsipūstų dėl temperatūros plėtimosi arba cheminės absorbcijos.
Kodėl verta bendradarbiauti su „Xiamen Best Seal“ sandarinimo skaičiavimams?
Nors empirinės formulės suteikia tvirtą pagrindą, sudėtingos sandariklio geometrijos ir dinaminės sistemos reikalauja eksperto patvirtinimo. AtXiamen geriausias antspaudas, palaikome jūsų inžinierių komandą naudodami pažangius projektavimo įrankius:
- Baigtinių elementų analizė (FEA):Atliekame ne{0}}tiesinį FEA modeliavimą, kad modeliuotume tikslią medžiagos deformaciją, kontaktinių įtempių pasiskirstymą ir griovelių užpildymo modelius esant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui.
- Individualių junginių kūrimas:Mūsų medžiagos gali būti suformuluotos taip, kad pasiektų tam tikrus kietumo lygius (nuo 30 iki 90 Shore A) ir žemas suspaudimo charakteristikas, kad išlaikytų kontaktinį slėgį per dešimtmečius.
- Įrankių biblioteka:Tvarkome daugiau nei 10 000 esamų formų rinkinių biblioteką, padedančią pasirinkti standartinius dydžius be įrankių.
🛠️ Naršykite susijusius dizaino išteklius:
- Kaip sandarinimo geometrija veikia našumą: naršykite standartines, keturių{0}}žiedų ir tinkintas konfigūracijas.
- Gumos kietumo (Shore A) vadovas: sužinokite, kaip durometras veikia fizines savybes.
- Guminis X{0}}žiedas / keturių{1}}žiedų gaminiai: dvigubos{0}}skilties sandarikliai, kuriems reikia mažesnės suspaudimo jėgos.
Kuriate pritaikytą guminį sandariklį ar korpusą?Susisiekite su Xiamen Best Seal šiandienuž inžinerinę pagalbą, FEA modeliavimo pagalbą ir medžiagų rekomendacijas.
• Xiamen geriausias sandariklis • Pažangūs sandarinimo skaičiavimai ir medžiagos •
