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主控盒密封圈:按槽算该怎么改

对外分享(关键信息汇报):MCUBOX_SEAL_LEAK_CAPA.html
本文是技术底稿。汇报页只放下单、试验、口径和三个误判。
怎么算的:analysis/tools/seal_mcubox_calc.py
槽尺寸:官方剖面(深 4.3 / 宽 4.8 / 根 R0.5)+ STEP 复核

板体、底壳、螺丝都不能改,只能改密封圈。

版本颜色
==黄底:口径修正==(100 台是准备量产、30–40 cm 是离水高度、来料是圆截面 O 型圈)
%%蓝底:按槽重算%%(窗口 5.12~5.31,商店 5.3/55 只作上沿)
@@绿底:永久变形 + 平面度 0.2 + 手工锁螺丝@@(20% 不是从 16% 里直接减;中值调到 5.25;不能保证中间零间隙)
@@绿底补充:装满超过 100% 不会把圈压死、也不会把 16% 压扁吃光@@(手册 90% 是留热胀空位,不是回弹下限)

关键点分层(汇报页锚点,点开即跳):


先说结论

现用圈是 线径 5.0 mm、邵氏 35 的圆截面硅胶 O 型圈。按槽的尺寸算,它被压扁得不够,胶也太软。几台样机按「20 公里/小时、板离水面 30–40 厘米、松油门拍进水」去测,会进水。==约 100 台是准备量产的订单,不是已经漏了 100 台。==

%%按槽算出来的合理窗口(不是按商店随便买的样品定的):%%

项 建议 为什么是这个数
线径 @@5.25 ± 0.06 mm(仍落在 5.12~5.31)@@ @@叠上平面度 0.2、永久变形、手工锁,中值从 5.20 提到 5.25@@
硬度 @@邵氏 A 55~60(仍写 55±5,来料偏硬一侧)@@ @@偏硬一点,永久变形更小;不要上 70@@
材质 耐海水硅胶,压缩永久变形 ≤ 20% 和现在同一种胶,先只改尺寸和硬度
形状 ==圆截面 O 型圈,塞进槽后被压扁== ==来料就是圆的,不要改成方截面==
内径 %%约 186.9 mm%% 按槽一圈的长度配,略紧 1.5%,免得打皱

%%商店里试过的 5.3 mm / 邵氏 55,落在这个窗口的偏粗一端,所以试一两次没漏,说得通。它是旁证,不是设计依据。不要把「随便买来能过」当成出货规格。%%

还没有按统一台架跑完。结论是算出来的,放行要实验室用真板去拍。处理用汇报页,不要在会上从本节往下读。


1. 这圈是怎么密封的

O 型圈来的时候,截面是圆的。把它塞进底壳的槽里,再用碳纤板压上、四颗 M6 螺丝拧到金属贴死。圆被压扁、挤宽,橡皮顶住板面,水就过不去。

要测的动作不是把板沉到水下 40 厘米。==30–40 厘米是板离开水面的高度==:20 公里/小时骑着,松油门,从这么高拍进水里。大约测一批次(说明里写约 200 次)现圈会漏。真正吃密封的是拍击和碳板一软,不是静水压。


2. 槽有多深、有多宽(改不了)

量 数 人话
槽深 4.30 mm 盖上之后,圆只能剩这么高
槽宽 4.80 mm 两壁之间这么窄
槽根圆角 R0.50 底角各吃掉一点,平底只剩 3.8 mm
槽一圈有多长 612.6 mm 用来配 O 型圈内径

现用 5.0 mm 的圆放进去:高度多出来 0.70 mm,宽度已经比 4.8 大 0.20 mm。所以现在是「上下压得不够、左右已经挤满」。

手册里这种圈,槽大概要深 4、宽 6。现在深 4.3、宽 4.8,槽本身就不标准。会议定了槽不改,所以只能在圈上找出还能用的一小段。


3. 三个数,普通人也能复算

把圈想成一根圆橡皮条:

  1. 压扁了多少 = 线径 − 4.30。现用:5.00 − 4.30 = 0.70 mm,占线径 14%。
  2. 槽装得有多满 = 圆的面积 ÷ 槽的面积。槽面积约 20.53 mm²。现用圆面积 19.63,装满 96%。
  3. 板一软还剩多少 = 线径 − 4.30 − 张开量。碳板 3 mm、四颗螺丝离得远,按张开 0.3 mm 估:现用只剩 0.40 mm(8%)。

胶的软硬决定「同样压扁,能顶多大的力」。邵氏 35 很软,现用顶上板的压力大约只有 0.18(单位 MPa,当作「顶得有多紧」)。板张开 0.3 mm 之后掉到大约 0.10,拍进水里很容易被冲开。

手册里静态密封一般要把圈压扁 15%~30%,槽不要装超过大约 90%,好留水和热胀的地方。这个槽又浅又窄,这两条没法同时满足:要压扁够,圈必须粗过 5.1,槽就会超过 100% 满。这是结构矛盾,不是供应商偷工。


3b. 永久变形 20%、平面度 0.2、手工锁螺丝

@@20% 永久变形,不是把 16% 压扁减成 −4%。@@

检验标准(ISO 815)的算法是:

永久变形% = 回不去的那一截 ÷ 当初压下去的那一截

5.20 mm 的圈压进 4.30 mm 的槽,压下去 0.90 mm。若永久变形 = 20%,回不去的只有 0.90 × 20% = 0.18 mm。松手后圈还能回弹到 5.02 mm,再盖上 4.30 mm 的槽,仍然高出 0.72 mm。所以不是「刚开始 16%,变完就离开板了」。

还要分两种情况:

  1. 法兰已经金属贴死、中间没缝:槽深还是 4.30,几何上的压扁量几乎不变。永久变形主要是顶力变小(大约少两成),不是圈缩回去离开板。
  2. 中间有缝(平面度、拍水时碳板一软、螺丝没锁匀):这时要看回弹高度够不够越过「槽深 + 缝」。缝越大,越接近离开板。

碳纤板平面度 0.2 mm,意思是板有的地方高、有的地方低,最凹的地方相当于一开始就有 0.2 mm 缝。只算这一条,5.20 的圈变完 20% 以后,最凹处还剩大约 0.52 mm 压着,够。

叠起来就紧了:

缝怎么叠 缝 5.00 变完后还压多少 5.20 5.25 5.30
只算平面度 0.2 0.20 0.36 mm 0.52 0.56 0.60
再加拍水碳板软 0.3 0.50 0.06 mm 0.22 0.26 0.30
再加手工锁不匀 0.15 0.65 离开了(−0.09) 0.07 0.11 0.15

所以:@@平面度 0.2 单独不用大改线径;叠上永久变形、拍水和手工锁,现用 5.0 会空,5.20 贴边,中值提到 5.25 更稳。硬度仍用邵氏 55~60(偏硬一侧永久变形通常更小),不要为了顶力去 70,手工更难关严。

@@四颗 M6、用户 T 型扳手,力气够,保证不了中间零间隙。@@

压扁 5.20 / 邵氏 55 整圈,大约只要 900 N(九十公斤)就能压到位。T 型扳手即使每人只拧到大约 1.5 N·m,四颗合计大约 5000 N,力气大过橡皮好几倍。不是「人手拧不动」。

保证不了零间隙,是因为:

设计按「最凹处至少 0.2 mm 缝,拍水时再加一点」来留余量,不要按「中间完全没缝」来吹。说明书应写:对角交叉拧,拧到法兰贴合面看得见金属靠上;有条件标大约 5~6 N·m。不要指望用户一次就锁成实验室那种零间隙。


3c. 5.3 装满 107%,会不会压扁不回弹、掉到 16% 以下

@@不会。手册「不要超过 90%」和「永久变形把压扁吃光」不是一回事。@@

5.30 的圈,圆面积大约 22.06 mm²,槽只有 20.53 mm²,装满 107%。手册常写静态槽留到大约 90%,是给热胀、吸水胀、公差和关盖留空的。按 90% 反推,这个槽只能装大约 4.85 mm 的圆——压扁只剩 11%,现圈已经在漏,所以这个槽没法同时满足「压扁 ≥16%」和「装满 ≤90%」。超过 90% 是结构矛盾,不是选 5.3 才有的新问题;5.20、5.25 也已经超过 100%。

橡胶几乎压不小体积。多出来的大约 7% 体积不会「被压没、松手回不来」,只能:

  1. 挤进法兰缝,成一层很薄的皮;或
  2. 盖关不严,中间留一条缝;或
  3. 往槽口鼓出来。

永久变形 20% 是胶在 70 °C、22 小时下的材料指标,不能用「装满 107% → 永久变形变大 → 不回弹」来换算。装满更满,局部应力会高一点,永久变形可能略差一点,但不会从 20% 跳到「完全扁死」。

5.30、永久变形按 20% 算:

状态 数 人话
刚锁上、法兰贴死 压下 1.00 mm,压扁 18.9% 比 16% 多,不是少
变完 20% 以后(还装着) 几何上还是压 1.00 mm 槽深没变,掉的是顶力,大约少两成
拆下来再装 回弹高度 5.10 mm,再压进 4.30,还压 0.80 mm(约 16%) 没有离开板,也没有掉到「只剩几个点」

对比:同样变完 20% 再装,5.20 还压 0.72 mm,5.25 还压 0.76 mm,5.30 剩得最多。所以选 5.3,真正要盯的不是「回不回弹、够不够 16%」,而是关盖费不费劲、有没有挤出撕边、热胀以后会不会更顶。商店那条 5.3 / 55 试过能关、试一两次没漏,说明 107% 在这套四颗 M6 下关得上;量产若锁 5.3,把它当窗口上沿,抽检关盖和挤出,不要当「装满超了就会永久扁死」。


4. 窗口是怎么卡出来的

%%只认槽的尺寸,不认商店样品。%%

%%线径下限 5.12 mm%%,来自两条里更严的一条:

%%线径上限 5.31 mm%%:槽装到 108%,盖还能靠螺丝和壳体弹性关上。再往上到 5.4、5.5,装满 111%~116%,关盖会费劲,甚至关不严。

%%所以线径只能落在 5.12~5.31。%% @@叠上平面度和手工锁,采购中值用 5.25 ± 0.06。@@

硬度不能只改一项:

怎么改 线径 硬度 压扁 装满 顶力 张开 0.3 mm 后 行不行
现在(漏) 5.00 35 14% 96% 0.18 还剩 8%,顶力 0.10 不行
只加硬 5.00 55 14% 96% 0.43 还剩 8% 不行,一翘就空
只加粗 5.20 35 17% 103% 0.23 还剩 12%,顶力 0.15 不行,还是海绵
%%按槽取中%% %%5.20%% %%55%% %%17%%% %%103%%% %%0.53%% %%还剩 12%,顶力 0.35%% %%用这个%%
%%商店试过的%% %%5.30%% %%55%% 19% 107% 0.58 还剩 13%,顶力 0.40 %%窗口上沿,碰巧能过%%
再粗 5.40 55 20% 112% 0.64 还剩 15% 关盖风险大
再硬 5.20 70 17% 103% 0.93 顶力 0.61 太硬,窄槽难关

读表:细的圈再硬,板一翘还是只剩 8% 压扁,几何上就空了。粗的圈再软,顶力上不去。所以必须「略粗 + 中等偏硬」一起改。

%%商店那条 5.3 / 55:线径在上限附近、硬度在建议带里,试一两次不漏,和表是对得上的。它不能证明 5.30 比 5.20 更好,只证明这个窗口不是空的。%%


5. 采购怎么下单

现用 5.0 mm 圈按同一周长大约对应内径 187.1 mm,几乎不用改内径,主要改线径和硬度。

@@关盖:对角交叉拧,拧到看得见法兰金属靠上;有条件标 5~6 N·m。碳板平面度 0.2,不要写成「中间保证零间隙」。@@ 关不上先查线径是不是超了 5.31,不要磨槽、不要加垫片。


6. 还要测什么(还没做)

计算替代不了拍水。建议用现在几台样机就能开测:

组 装什么圈 几台 要看到什么
A 现在的 5.0 / 35 2~3 大约 200 次会进水,说明台架和现在一样
B @@5.25 / 55~60(叠平面度后的中值)@@ 3~6 同一动作多拍,以现场能排的次数为准,目标是都不进水
C %%商店现成的 5.3 / 55%% 1~2 %%能关盖、也不进水,作为窗口上沿的对照%%

动作必须和说明一致:板离水面 30–40 厘米,20 公里/小时,松油门拍下去。不是沉到水下 40 厘米。

次数不要神话。说明里现圈大约 200 次漏;新圈至少要明显超过这个数。若场地能排,B 组每台做到 500 次更稳。具体次数写进试验记录,不要写成「已经测过」。


7. 口径(按这个讲,不要改回去)

复算:py -3.12 analysis/tools/seal_mcubox_calc.py