O形圈密封設(shè)計

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1、O形圈密封設(shè)計???O形圈密封是典型的擠壓型密封。O形圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設(shè)計的主要內(nèi)容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O形圈一般安裝在密封溝槽內(nèi)起密封作用。O形密封圈良好的密封效果很大程度上取決于O形圈尺寸與溝槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。密封裝置設(shè)計加工時，若使O形圈壓縮量過小，就會引起泄漏；壓縮量過大則會導(dǎo)致O形密封圈橡膠應(yīng)力松弛而引起泄漏。同樣，O形圈工作中拉伸過度，也會加速老化而引起泄漏。世界各國的標(biāo)準(zhǔn)對此都有較嚴(yán)格的規(guī)定。1、O形圈密封的設(shè)計原則1）壓縮率壓縮率W通常用下式表示：???

2、???????????????W=?(do-h)/do%?式中do——O形圈在自由狀態(tài)下的截面直徑（mm）?????h——O形圈槽底與被密封表面的距離，即O形圈壓縮后的截面高度（mm）。在選取O形圈的壓縮率時，應(yīng)從如下三個方面考慮：a.要有足夠的密封接觸面積b.摩擦力盡量小c.盡量避免永久變形。???從以上這些因素不難發(fā)現(xiàn)，它們相互之間存在著矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力，但是過大的壓縮率無疑會增大滑動摩擦力和永久變形。而壓縮率過小則可能由于密封溝槽的同軸度誤差和O形圈誤差不符合要求，消失部分壓縮量而引起泄漏。因此，在選擇O

3、形圈的壓縮率時，要權(quán)衡個方面的因素。一般靜密封壓縮率大于動密封，但其極值應(yīng)小于30%(和橡膠材料有關(guān)），否則壓縮應(yīng)力明顯松弛，將產(chǎn)生過大的永久變形，在高溫工況中尤為嚴(yán)重。???O形圈密封壓縮率W的選擇應(yīng)考慮使用條件，靜密封或動密封；靜密封又可分為徑向密封與軸向密封；徑向密封（或稱圓柱靜密封）的泄漏間隙是徑向間隙，軸向密封（或稱平面靜密封）的泄漏間隙是軸向間隙。軸向密封根據(jù)壓力介質(zhì)作用于O形圈的內(nèi)徑還是外徑又分受內(nèi)壓和外壓兩種情況，內(nèi)壓增加的拉伸，外壓降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的靜密封，密封介質(zhì)對O形圈的作用力方向是不同的

4、，所以預(yù)壓力設(shè)計也不同。對于動密封則要區(qū)分是往復(fù)運動還是旋轉(zhuǎn)運動密封。1.靜密封：圓柱靜密封裝置和往復(fù)運動式密封裝置一樣，一般取W=10%~15%；平面密封裝置取W=15%~30%。2.對于動密封而言，可以分為三種情況：a.往復(fù)運動密封一般取W=10%~15%。b.旋轉(zhuǎn)運動密封在選取壓縮率時必須要考慮焦耳熱效應(yīng)，一般來說，旋轉(zhuǎn)運動用O形圈的內(nèi)徑要比軸徑大3%~5%，外徑的壓縮率W=3%~8%。c.低摩擦運動用O形圈，為了減小摩擦阻力，一般均選取較小的壓縮率，即W=5%~8%。此外，還要考慮到介質(zhì)和溫度引起的橡膠材料膨脹。通常在給

5、定的壓縮變形之外，允許的最大膨脹率為15%，超過這一范圍說明材料選用不合適，應(yīng)改用其他材料的O形圈，或?qū)o定的壓縮變形率予以修正。壓縮變形的具體數(shù)值，一般情況下，各國都根據(jù)自己的使用經(jīng)驗制訂出標(biāo)準(zhǔn)或給出推薦值。2）拉伸量???O形圈在裝入密封溝槽后，一般都有一定的拉伸量。與壓縮率不一樣，拉伸量的大小對O形圈的密封性能和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導(dǎo)致O形圈安裝困難，同時也會因截面直徑do發(fā)生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。拉伸量α可用下式表示：α=(d+do)/（d1+do）?式中????????d——軸徑（mm）；

6、??????d1——O形圈的內(nèi)徑（mm）；??????do——O形圈的截面直徑（mm）。3）接觸寬度O形圈裝入密封溝槽后，其橫截面產(chǎn)生壓縮變形。變形后的寬度及其與軸的接觸寬度都和O形圈的密封性能和使用壽命有關(guān)，其值過小會使密封性受到影響；過大則增加摩擦，產(chǎn)生摩擦熱，影響O形圈的壽命。O形圈變形后的寬度BO（mm）與O形圈的壓縮率W和截面直徑dO有關(guān)，可用下式計算BO={1/(1-W)-0.6W}dO?（W取10%~40%）O形圈與軸的接觸面寬度b（mm）也取決于W和dO：b=(4W2+0.34W+0.31)dO?(W取10%~4

7、0%)對摩擦力限制較高的O形圈密封，如氣動密封、液壓伺服控制元件密封，可據(jù)此估算摩擦力。2、O形圈的設(shè)計???絕大多數(shù)的O形圈是用合成橡膠材料制成的。合成橡膠O形圈的尺寸由國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO3601/1）國家標(biāo)準(zhǔn)和組織標(biāo)準(zhǔn)等確定。如有些國家將O形圈的尺寸系列分為P系列（運動用）、G系列（固定用）、V系列（真空用）和ISO系列（一般工業(yè)用）四個系列組成。我國的O形圈內(nèi)徑、截面直徑尺寸及公差由GB/T34542.1—1992規(guī)定。密封裝置的密封可靠性主要取決于O形圈的壓縮量。在一般的情況下，這種壓縮量都是很小的，只有十幾微米到幾十微米

8、，這就要求O形圈的尺寸公差具有很高的精度。因此，O形圈需要采用高精度的模具進(jìn)行加工，同時必須準(zhǔn)確地掌握作為設(shè)計依據(jù)的O形圈材質(zhì)的收縮率。一般只能通過實測，來獲得O形圈的收縮率。值得注意的是：1）O形圈截面收縮率很小，一般不予考慮。只有在其截面直徑大于8mm的情況