סקירה כללית ועקרון איטום של טבעת O
חותם גומי O-Ring מכונה טבעת O, שהיא טבעת גומי עם חתך רוחב מעגלי. טבעת O היא החותם הנפוץ ביותר במערכות הידראוליות ופנאומטיות. לטבעת O יש ביצועי איטום טובים ויכולים לשמש לאיטום סטטי ודינאמי כאחד; זה לא יכול לשמש רק לבד, אלא גם הוא מרכיב בסיסי במכשירי איטום משולבים רבים. מגוון היישומים שלו רחב מאוד. אם החומר נבחר כראוי, הוא יכול לעמוד בדרישות של מדיה שונות ותנאי תנועה שונים.
טבעת O היא חותם שחול. עיקרון העבודה הבסיסי של חותם שחול הוא להסתמך על העיוות האלסטי של החותם ליצירת לחץ מגע על משטח המגע האיטום. אם לחץ המגע גדול מהלחץ הפנימי של המדיום האטום, לא תתרחש דליפה, אחרת תתרחש דליפה.
(Ii) שיעור דחיסה וכמות מתיחה
טבעת O היא חותם שחול טיפוסי. שיעור הדחיסה וכמות המתיחה של קוטר החתך של טבעת ה- O הם התוכן העיקרי של עיצוב החותם, שהם בעלי משמעות רבה לביצועי האיטום ולחיי השירות. אפקט האיטום הטוב של טבעת ה- O תלוי במידה רבה בהתאמה הנכונה של גודל טבעת ה- O וגודל החריץ, ויוצרים דחיסה סבירה וכמות מתיחה של טבעת האיטום.
2.1. שיעור דחיסה
שיעור הדחיסה W בדרך כלל בא לידי ביטוי על ידי הנוסחה הבאה:
W=(d0-h)/d0 ×100%
כאשר D0 ----- קוטר החתך של טבעת ה- O במצב החופשי (מ"מ);
H ------ המרחק בין החלק התחתון של חריץ הטבעת O למשטח האטום (עומק החריץ), כלומר, גובה החתך של טבעת ה- O לאחר הדחיסה (מ"מ)
בבחירת קצב הדחיסה של טבעת ה- O, יש לקחת בחשבון את שלושת ההיבטים הבאים:
1. חייב להיות מספיק אזור מגע איטום;
2. כוח החיכוך צריך להיות קטן ככל האפשר;
3. נסה להימנע מעיוות קבוע.
לא קשה למצוא מהגורמים לעיל שהם סותרים זה את זה. קצב דחיסה גדול יכול להשיג לחץ מגע גדול, אך ללא ספק שיעור דחיסה גדול מדי יגדיל את חיכוך ההזזה ואת העיוות הקבוע. אם שיעור הדחיסה קטן מדי, דליפה עשויה להיגרם כתוצאה מהיעלמותה של חלק מכמות הדחיסה בגלל שגיאת הקואקסיאליות של חריץ האיטום ושגיאת טבעת ה- O שלא עומדת בדרישות. לכן, בבחירת קצב הדחיסה של טבעת ה- O, יש לשקול גורמים שונים. באופן כללי, שיעור הדחיסה של כלבי ים סטטיים גדול מזה של כלבי ים דינמיים, אך ערכו הקיצוני צריך להיות פחות מ- 25%, אחרת לחץ הדחיסה יהיה רגוע משמעותית, מה שיגרום לעיוות קבוע מוגזם, חמור במיוחד בתנאי טמפרטורה גבוהה.
בחירת קצב הדחיסה W של טבעת ה- O צריכה לקחת בחשבון את תנאי השימוש, חותמות סטטיות או חותמות דינמיות; ניתן לחלק חותמות סטטיות לחותמות רדיאליות וחותמות ציריות; פער הדליפה של כלבי ים רדיאליים (או חותמות סטטיות גליליות) הוא הפער הרדיאלי, ופער הדליפה של חותמות ציריות (או חותמות סטטיות של מישור) הוא הפער הצירי. חותמות ציריות מחולקות לשני מצבים: לחץ פנימי ולחץ חיצוני אם מדיום הלחץ פועל בקוטר הפנימי או בקוטר החיצוני של טבעת ה- O. הלחץ הפנימי מגדיל את המתיחות, והלחץ החיצוני מפחית את המתיחה הראשונית של טבעת ה- O. עבור הצורות השונות שהוזכרו לעיל של חותמות סטטיות, כיוון המדיום האיטום הפועל על טבעת ה- O שונה, כך גם עיצוב הלחץ לפני כן שונה. עבור כלבי ים דינמיים, יש להבחין אם מדובר בחותם תנועה הדדי או חותם תנועה סיבוב.
1. חותם סטטי: מכשיר החותם הסטטי הגלילי זהה למכשיר החותם ההדדי, ו- W =10% ~ 15% משמש בדרך כלל; מכשיר החותם הסטטי של המטוס לוקח w =15%~ 30%.
2. עבור כלבי ים דינמיים, ניתן לחלק אותו לשלושה מקרים; תנועה הדדית בדרך כלל דורשת w =10%~ 15%. בעת בחירת קצב הדחיסה עבור אטמי תנועה סיבוביים, יש לקחת בחשבון את אפקט החום של ג'ול. באופן כללי, הקוטר הפנימי של טבעת ה- O לתנועה סיבובית גדול ב -3%-5%מקוטר הפיר, וקצב הדחיסה של הקוטר החיצוני הוא w =3%-8%. עבור טבעות O המשמשות בתנועת ריכוף נמוך, על מנת להפחית את התנגדות החיכוך, בדרך כלל נבחר שיעור דחיסה קטן יותר, כלומר w =5%-8%. בנוסף, יש לקחת בחשבון גם את הרחבת חומרי הגומי הנגרמים על ידי המדיום והטמפרטורה. בדרך כלל, מחוץ לעיוות הדחיסה הנתונה, שיעור ההתרחבות המרבי המותר הוא 15%. חריגה ממגוון זה מצביעה על כך שבחירת החומר אינה הולמת, ויש להשתמש במקום חומרים אחרים טבעות O, או שיש לתקן את קצב העיוות של הדחיסה הנתון.
2.2 סכום מתיחה
לטבעות O יש בדרך כלל כמות מסוימת של מתיחות לאחר שהותקנה בחריץ האיטום. בדומה לשיעור הדחיסה, לכמות המתיחות יש גם השפעה רבה על ביצועי האיטום ועל חיי השירות של טבעת ה- O. כמות גדולה של מתיחות לא רק תקשה על התקנת טבעת ה- O, אלא גם להפחית את קצב הדחיסה עקב השינוי בקוטר החתך D0, מה שיגרום לדליפה. כמות המתיחה A יכולה לבוא לידי ביטוי על ידי הנוסחה הבאה:
=(d+d0)/(d1+d0)
שם D ----- קוטר פיר (מ"מ); D1 ---- קוטר פנימי O-Ring (מ"מ).
טווח כמות המתיחה הוא 1%-5%. הטבלה נותנת את הערך המומלץ של סכום המתיחה של טבעת O. על פי גודל קוטר הפיר, ניתן לבחור את כמות המתיחה של טבעת ה- O בהתאם לטבלה. הטווח המועדף על קצב הדחיסה וכמות המתיחה של טבעת ה- O