邱雪杰，何景林，涂家富

（長(zhǎng)安汽車股份有限公司合肥研究院，安徽 合肥 230000）

汽車空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)制冷劑循環(huán)，與外界進(jìn)行熱交換，完成空調(diào)系統(tǒng)的制冷功能；為保證空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑流動(dòng)順暢、高效地完成熱量傳遞，各部件的連接必須保證系統(tǒng)的低阻力和密封性。

管路部件是連接汽車空調(diào)系統(tǒng)中的其他零部件，使分散在汽車車身內(nèi)部的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹閥等部件緊密有序相連，形成一個(gè)封閉的系統(tǒng)，保證制冷劑在空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)流動(dòng)。

汽車空調(diào)系統(tǒng)中的連接接口采用O形圈徑向密封方式，用于密封的O形圈，要求有較好的耐HFC-134a和耐壓縮機(jī)潤(rùn)滑油能力，良好的抗磨性、抗腐蝕、抗撕壓特性，目前選用的O形圈材料為氫化丁晴橡膠 （HNBR），顏色一般為綠色、黑色。

1 O形圈密封原理

O形圈裝在密封溝槽中，并形成適當(dāng)?shù)膲嚎s量，借助于材料的反彈力壓緊密封面而起到密封的作用；如圖1，O形密封圈 （圖1a）是安放在密封溝槽中 （圖1b）使用的，O形圈的密封能力是裝配后的壓縮力 （圖1c）和冷媒高壓作用下，使O型圈發(fā)生變形所產(chǎn)生的彈性接觸力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此密封能力隨著壓力的升高而提升，并且磨損后有一定的自動(dòng)補(bǔ)償能力。

O形圈靠彈性、形狀等可達(dá)到自行密封 （圖1d），當(dāng)O形圈壓力超過(guò)某限度，O形圈被擠入溝槽間隙，由于空調(diào)系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)，會(huì)使密封圈產(chǎn)生微量振動(dòng)損壞O形圈，使密封能力下降，甚至產(chǎn)生泄漏，為避免此種情況，在密封設(shè)計(jì)時(shí)要考慮系統(tǒng)工作時(shí)的受力和O形圈的硬度以及溝槽的間隙，其三者關(guān)系見(jiàn)曲線圖 （圖2）；使用氫化丁晴橡膠的O形圈密封，溝槽間隙在極限公差時(shí)應(yīng)小于0.4mm。

圖1 O形圈密封原理圖

圖2 曲線圖

2 密封接口參數(shù)設(shè)計(jì)

O形圈密封是擠壓式接觸密封，影響密封性能的因素有：O形圈拉伸率、壓縮率和溝槽尺寸。

2.1 O形圈拉伸率

拉伸率是用于評(píng)價(jià)O形圈裝配后的拉伸量，拉伸量過(guò)大，導(dǎo)致O形圈不易裝配，O形圈的斷面直徑減小，影響壓縮率和接觸面寬度從而影響密封性能，引起泄漏，如果無(wú)拉伸，則密封應(yīng)力較小，裝配時(shí)容易脫出；所以O(shè)形圈使用時(shí)，一般處于拉伸狀態(tài)，拉伸率的公式和推薦范圍 （表1）如下。

式中：a——O形圈拉伸率；d——O形圈的拉伸后內(nèi)徑；d1——O形圈的實(shí)際內(nèi)徑。

2.2 壓縮率

壓縮率是用于評(píng)價(jià)O形圈在裝配后的斷面變形量，壓縮率過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致密封不良，引起泄漏；壓縮量過(guò)大，會(huì)使O形圈過(guò)度變形導(dǎo)致應(yīng)力松弛，甚至損壞，引起泄漏，因此壓縮率應(yīng)在合理的范圍內(nèi)，其公式和推薦范圍 （表2）如下。

式中：ε——壓縮率；d0——O形圈斷面直徑；H——溝槽深度。

表2 O形圈裝配的壓縮率

2.3 溝槽尺寸

空調(diào)管路的O形圈密封屬于靜態(tài)密封，O形圈在遇到液體和溫度升高時(shí)會(huì)產(chǎn)生膨脹，所以溝槽寬度b應(yīng)考慮O形圈壓縮變形后的寬度B0和O形圈工作時(shí)產(chǎn)生的膨脹，其公式和尺寸公差推薦值 （表3）如下。

式中：k——O形圈的膨脹系數(shù)；ε——壓縮率；d0——O形圈斷面直徑。

3 總結(jié)

在汽車空調(diào)管路的密封設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)管徑考慮合理的O形圈，并設(shè)計(jì)溝槽尺寸。溝槽深度要小于O形圈自由狀態(tài)下的斷面直徑，其溝槽深度是O形圈的壓縮率的關(guān)鍵因素，壓縮率的設(shè)計(jì)影響密封的性能，溝槽的寬度設(shè)計(jì)影響密封的耐久穩(wěn)定性。為了防止O形圈在工作時(shí)被擠壓到溝槽間隙中，在滿足裝配的前提下，溝槽間隙設(shè)計(jì)應(yīng)盡量小些。為了防止O形圈裝配時(shí)出現(xiàn)割傷和刮傷，和O形圈可能接觸的棱都需要采用圓角設(shè)計(jì)，如圖3溝槽示意圖。

圖3 溝槽示意圖