O形圈密封设计

《O形圈密封设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、O形圈密封设计   O形圈密封是典型的挤压型密封。O形圈截面直径的压缩率和拉伸是密封设计的主要内容，对密封性能和使用寿命有重要意义。O形圈一般安装在密封沟槽内起密封作用。O形密封圈良好的密封效果很大程度上取决于O形圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈压缩量与拉伸量。密封装置设计加工时，若使O形圈压缩量过小，就会引起泄漏；压缩量过大则会导致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、O形圈密封的设计原则1）压缩率压缩率W通常用下式表示：   

2、               W= (do-h)/do% 式中do——O形圈在自由状态下的截面直径（mm）     h——O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）。在选取O形圈的压缩率时，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.尽量避免永久变形。   从以上这些因素不难发现，它们相互之间存在着矛盾。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轴度误差和O形圈误差不符合要求，消失部分压缩量而引起泄漏。因此，在选择O

3、形圈的压缩率时，要权衡个方面的因素。一般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重。   O形圈密封压缩率W的选择应考虑使用条件，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（或称圆柱静密封）的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封（或称平面静密封）的泄漏间隙是轴向间隙。轴向密封根据压力介质作用于O形圈的内径还是外径又分受内压和外压两种情况，内压增加的拉伸，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

4、，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%~30%。2.对于动密封而言，可以分为三种情况：a.往复运动密封一般取W=10%~15%。b.旋转运动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形圈的内径要比轴径大3%~5%，外径的压缩率W=3%~8%。c.低摩擦运动用O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%。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

5、定的压缩变形之外，允许的最大膨胀率为15%，超过这一范围说明材料选用不合适，应改用其他材料的O形圈，或对给定的压缩变形率予以修正。压缩变形的具体数值，一般情况下，各国都根据自己的使用经验制订出标准或给出推荐值。2）拉伸量   O形圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率不一样，拉伸量的大小对O形圈的密封性能和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O形圈安装困难，同时也会因截面直径do发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。拉伸量α可用下式表示：α=(d+do)/（d1+do） 式中        d——轴径（mm）；

6、      d1——O形圈的内径（mm）；      do——O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。变形后的宽度及其与轴的接触宽度都和O形圈的密封性能和使用寿命有关，其值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O形圈的寿命。O形圈变形后的宽度BO（mm）与O形圈的压缩率W和截面直径dO有关，可用下式计算BO={1/(1-W)-0.6W}dO （W取10%~40%）O形圈与轴的接触面宽度b（mm）也取决于W和dO：b=(4W2+0.34W+0.31)dO (W取10%~4

7、0%)对摩擦力限制较高的O形圈密封，如气动密封、液压伺服控制元件密封，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O形圈内径、截面直径尺寸及公差由GB/T34542.1—1992规定。密封装置的密封可靠性主要取决于O形圈的压缩量。在一般的情况下，这种压缩量都是很小的，只有十几微米到几十微米

8、，这就要求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进行加工，同时必须准确地掌握作为设计依据的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。值得注意的是：1）O形圈截面收缩率很小，一般不予考虑。只有在其截面直径大于8mm的情况