O型圈及其槽设计.docx

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1、O型圈与其槽设计o型密封圈与其槽的设计o形圈密封是典型的挤压型密封。o形圈楼面直径的压缩率和拉伸是密封设计的主要容，对密封性能和运用寿命有重要意义。o形圈一般安装在密封沟槽起密封作用。形密封圈艮好的密封效果很大程度上取决于。形圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈压缩成与拉伸密封装置设计加工时，着使。形圈压缩量过小，就会引起泄漏；压缩蛾过大则会导致O形密封圈橡胶应力松弛而引起泄漏。同样,O形圈工作中拉伸过度,也会加速老化而引起泄漏。世界各国的标准对此都有较严格的规定。1、。形圈密封的设计原则D压缩率压缩率W通常用卜式表示：W=(do-h)do%式中do-O形圈在自由状态F的截面直径(mm

2、)hO形圈槽底与被密封表面的距离，即O形圈压缩后的截面高度(mm)o在选取。形图的压缩率时，应从如下三个方面考虑:a要有足够的密封接触面积b摩擦力尽量小c.尽成避开永久变形。从以上这些因素不难发觉，它们相互之间存在着冲突。压缩率大就可获得大的接触压力，但是过大的压缩率无疑会增大滑动摩擦力和永久变形。而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同釉度误差和O形圈误差不符合要求，消逝部分压缩以而引起泄漏。因此，在选择O形圈的压缩率时，要权衡个方面的因素。一股静密封压缩率大于动密封，但其极值应小于30%（和橡胶材料有关），否则压缩应力明显松弛，将产生过大的永久变形，在高温工况中尤为严蛟。O形圈密封压缩率W的选择

3、应考虑运用条件，静密封或动密封；静密封又可分为径向密封与轴向密封；径向密封（或称IMI柱静密封）的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封（或称平面睁密封）的泄漏间隙是轴向间隙。轴向密封依据压力介质作用于。形圈的在还是外径又分受压和外压两种状况，压增加的拉伸，外压降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的静密封，密封介质对O形圈的作用力方向是不同的，所以预压力设计也不同。对于动密封则要区分是往复运动还是旋转运动密封。1.静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取W=10%15%;平面密封装置取W=15%3O%o2.对于动密封而寸，可以分为三种状况：a.往复运勖密封一般取W=10%15%ob.旋转运动

4、密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应，一般来说，旋转运动用O形圈的径要比轴径大3%5%,外径的压缩率W=3%8%,c低摩擦运动用。形圈，为了减小摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即W=5%8%o此外，还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀.通常在给定的压缩变形之外，允许的最大膨胀率为15%,超过这一国说明材料选用不合适，应改用其他材料的。形圈，或对给定的压缩变形率予以修正。压缩变形的详细数值，一般状况卜一，各国都依据自己的运用阅历制订出标准或给出举荐值.2）拉伸砧。形圈在装入密封沟槽后，一般都有肯定的拉伸地。与压缩率不一样，拉伸破的大小对O形圈的密封性能和运用寿命也有很大的影响。拉伸玷大不但

5、会导致。形圈安装困旌，同时也会因截面直径do发生改变而使压缩率降低，以致引起泄漏。拉伸豉可用卜式表示：=（d+do）/（dl+do）式中d轴径（mm）;dlO形圈的径（mm）;doO形圈的截面直径（mm）。3）接触宽度O形圈装入密封沟槽后，其横截面产生压缩变形。变形后的宽度与其与轴的接触宽度都和O形圈的密封性能和运用寿命有关，其他过小会使密封性受到影响；过大则增加摩擦，产生摩擦热，影响。形圈的寿命.O形圈变形后的宽度BO(mm)与0形圈的压缩率W和截面直径d有关，可用下式计算BO三l(l-W)-0.6WdO(W取10%40%)。形圈与轴的接触面宽度b(mm)也取决于W和dO：b=(4W2+0.

6、34W+0.31)dO(W取10%40%)对摩擦力限制较高的。形圈密封，如气动密封、液压伺服限制元件密封，可据此估算摩擦力。2、O形圈的设计绝大多数的O形圈是用合成橡胶材料制成的，合成橡胶O形圈的尺寸由国际标准(ISO3601/1)国家标准和组织标准等确定。如有些国家将O形圈的尺寸系列分为P系列(运动用)、G系列(固定用)、V系列(真空用)和ISO系列(一般工业用)四个系列组成。我国的。形圈径、截面直径尺寸与公差由GB/T34542.1-1992规定C密封装置的密封牢轴性主要取决于O形图的压缩量。在一般的状况下，这种压缩量都是很小的，只有卜几微米到儿卜微米，这就要求O形圈的尺寸公差具有很高的精

7、度。因此，。形圈须要采纳高精度的模具进行加工，同时必需精确地智驭作为设计依据的O形圈材质的收缩率。一般只能通过实测，来获得O形圈的收缩率。值得留意的是：D。形圈裁面收缩率很小，一般不予考虑，只有在其戳面直径大于8mm的状况卜:才予以考虑2）在配方和工艺条件肯定的状况下，O形圈的收缩率会随着材质硬度的提高而减小，也会随着其径的减小而提高。具有中等硬度（HS755）,以与中等大小（径d=4070mm）的O形圈，其径的收缩率大约为1.5%。一般，在静密封场合，可选择截面较小的密封圈；在动密封场合，应选择垓面较大的密封阖。通常，压力较高和间隙较大时，应选择较高硬度的材料；也可以选择一般硬度的材料，再安

8、装一个聚四氟乙烯挡圈。3、O形密封圈密封阳槽设计O形密封圈的压缩砧与拉伸猿是由密封沟槽的尺寸来保证的，O形密封圈选定后，其压缩量、拉伸量与其工作状态由沟槽确定，所以，沟槽设计与选择对密封装置的密封性和运用寿命的影响很大，沟槽设计是O形圈密封设计的主要容。密封沟槽设计包括确定沟槽的形态、尺寸、精度和表面粗糙等，对动密封，还有确定相对运动间隙。沟槽设计原则是：加工简单,尺寸合理，精度简单保证，。形圈装拆较为便利。常见的槽形为矩形槽。D沟槽形态矩形沟槽是液压气动用O形密封圈运用最多的沟槽形态。这种沟槽的优点是加工简单，便于保证O形密封圈具有必要的压缩侬。除矩形阳槽外，还有V形、半圆形、燕尾形和三角形

9、等型式的沟槽。三角形沟槽截面形态是以M为直角边的等边直角三角形。械面积大约为O形圈截面面积的1.051.10倍。二角形沟槽式密封装置在英国、美国、日本等国家均有应用。设计的原则是O形密封圈径的公称尺寸相等0密封沟槽即可开在轴匕也可开在孔H;轴向密封则沟槽开在平面Ho2）槽宽的设计密封沟槽的尺寸参数取决于O形密封圈的尺寸参数，沟槽尺寸可按体积计算，通常要求矩形沟槽的尺寸比O形圈的体积大15%左右。这是因为：a.O形圈装入沟槽后，承受3%30%的压缩，而橡胶材料本身是不行压缩的，所以应有容纳。形圈变形部分的空间。b处于油液中的。形圈，除了存在由于油液的浸泡而可能引起的像胶材料的膨胀外，还有可能存在

10、随着液体工作温度的增高，而引起橡胶材料的膨胀现象。所以沟槽必需留有肯定的余量。c在运动状态1.能适应O形圈可能产生的稍微的滚动现象。一般认为，装配后的O形密封圈与槽壁之间留守适当的间隙是必要的。但是这个间隙不能过大，否则在交变压力的作用Z就会变成有害的“游隙”，而增加O形圈的磨损。槽不宜太窄，假如O形圈截面填满了槽的截面，那么运动时的摩擦阻力将会特殊大，。形圈无法滚动，同时引起严峻的磨损。槽也不宜过宽，因为槽过宽时O形圈的游动囤很大，也简单磨损。特殊是除密封时，假如工作压力是脉动的，那么静密封就不会静，它将在不相宜的宽槽以同样的脉动频率游动，出现异样磨损，使O形圈很快失效。O形圈的截面面积至少

11、应占矩形槽截面面积的85%,槽宽必需大于O形圈压缩变形后的最大直径。在很多场合卜保证取槽宽为O形圈截面直径的1.11.5倍。当压很高时，就必需运用挡圈，这时槽宽也应相应加大。工作方式不同，径向密封或轴向密封，动密封或静密封，液压密封或气动密封，密封沟槽尺寸不同。我国O形圈密封圈与密封沟槽尺寸系列依据国家标准GB/T3452.3-1988),也可依据对依据对密封圈压缩盘与拉伸砧的要求计算设计沟槽尺寸。3)槽深的设计沟槽的深度主要取决于O形密封圈所要求的压缩率，沟槽的深度加上间隙，至少必需小于自由状态下的O形圈截面直径，以保证密封所需的O形圈压缩的变形ShO形圈压缩变形量由O形圈径处的压缩变形量6

12、和外径处的压缩变形出6组成，即=,o当6=6时，O形圈的截面中心与槽的截面中心重合，两中心圆的圆周相等，说明。形圈安装时未受到拉伸假如6>6,则0形圈截面中心圆的冏长小于槽中心圆的周长，说明O形圈以拉伸状态装在槽；若6itj,则O形圈裁面中心圆的周长大于槽的截面中心圆周K,此时，O形圈受周向压缩，拆卸时，O形圈会出现弹跳现象。设计槽深时，应首先确定。形圈的运用方式，然后再去选定合理的压缩变形率。4）槽口与槽底圆角的设计沟槽的外边口处的圆角是为了防止。形圈装配时刮伤而设计的。它一般采纳较小的圆角半径，即r=0l02mm.这样可以避开该处形成锐利的刃口，O形圈也不敢发生间隙挤出，并能使挡圈安

13、放稳定。沟槽槽底的圆角主要是为了避开该处产生应力集中设计的。网角半径的取值，动密封沟槽可取R=0.3lmm,静密封沟槽可取其O形圈楼面直径的一半，即R=d25）间隙往复运动的活塞与缸壁之间必需彳间隙，其大小与介质工作压力和O形圈材料的硬度有关。间隙太小，制造、加工困难；间隙太大，O形圈会被挤入间隙而损坏。一般压越大，间隙越小；O形圈材料硬度越大，间隙可放大。当间隙值在曲线的左卜方时，将不发生间隙咬伤即“挤出”现象，间隙的给定数值与零件的制造精度有很大关系。6）槽壁粗糙度密封沟槽的表面粗糙度，干脆影响着O形圈的婚封性和沟槽的工艺性。静密封用O形圈工作过程中不运动，所以槽曜的粗糙度用Ra=6332

14、m,对于往复运动用O形圈，因常在槽滚动，槽壁与槽底的粗糙程度应到低一些，要求在Ra=1.60m以下。旋转运动用的。形圈一般在沟槽是静止的，要求轴的粗糙度Ra=0.40m或者抛光C4、挡圈他圈的作用在于防止。形圈发生“间隙咬伤”现象，提高其运用压力。安万挡圈的O形圈在高压作用下，首先向挡圈靠拢。随着压力的增加，。形圈与挡圈相互挤压。由于它们是弹性体，两者同时发生变形，此变形首先向它们的上下两角扩展，直到压力超过105MPa这种变形始终在两者之间进行，而不致使挡圈发生“挤出”现象C依据挡圈材料和结构形式的不同，其承压实力提高的程度也不同。当压力足够大时，挡圈也会产生“挤出”现象。形圈运用挡圈后，工

15、作压力可以大大提高。隐密封压力能提席到200700MPa;动密封压力也能提高到4OMPa0挡圈还有助于。形圈保持良好的涧滑。假如单向受压，则在承受侧用一个挡圈；假如双向受压则用两个挡圈。对于静密封，压在32MPa以下不用挡圈，超过此值用挡圈。运用挡圈后虽可防止O形圈发生“间隙咬伤”现象，但会增加密封装置的摩擦阻力。挡圈的材料有皮革、硬橡胶和聚四冢乙烯等，也有尼龙6和尼龙1010的C而以聚四领乙烯挡圈最为常用。聚四氯乙烯作为挡圈材料有下列有点。D工作精度高。2）耐化学品性能优异，可用于几乎全部的介质。3）无硬化破损现象。4）运用温度圉宽。5）摩擦力小。6）无吸水性。7）在177匕温度下不发生老化等。