O形密封圈和密封圈槽的选配及应用.doc

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1、O形密封圈和密封圈槽的选配及应用摘要   O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法，并以Y341-148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明，根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈的密封槽的尺寸。为保证密封圈长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。选取压缩率时，应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。估计到一半试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况，建议密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8。用O形密封圈（以下简称密

2、封圈）密封是最常用的一种密封方式，然而至关重要的是如何正确的选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。常规的方法是将密封圈套在宝塔上用游标卡尺测量外径，再确定其相应尺寸。这种方法的弊端是：（1）密封圈是弹性体，外径测量不准确；（2）在设计新工具时，往往没有现成的密封圈，难以确定尺寸，其过盈量往往掌握不准确。过盈量太大时密封圈易被剪切损坏，太小又容易失封。针对这种情况，笔者提出一种选配密封圈的理论计算方法（指外密封圈），以供参考、讨论。密封圈的密封机理密封圈蜜蜂属于挤压弹性体密封，是靠密封环预先被挤压有弹性变形产生预紧力，同时，工作介质压力也挤压密封环，使之产生自紧力

3、。也就是说，积压弹性体密封属于自紧式密封。密封圈在截至压力P1作用下，其受力状况如图1所示，产生的接触压力为式中：——介质压力下的总接触压力，MPa——密封圈初始压力，称之为预接触压力，MPa——介质压力经密封圈传递给接触面的接触压力，成为介质作用接触压力，     =kP1,MPa，其中k为侧压系数，k=v/(1-v)，对于橡胶密封件k≈0.9~0.985；v为密封圈材料的泊松比，对于橡胶密封件，v=0.48~0.496。 要保持密封，必须保证Pc>P1，而永远小于P1，故应保持足够的预接触压力Pco，即密封圈要有足够的预压缩率，才能保证密封。但是如果

4、预压缩率太大，又会影响密封圈的工作寿命，因此密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。 密封圈及密封圈槽的选配方法 内密封圈的选配比较简单，不再赘述，这里只介绍一种外密封圈的选配方法。假定孔、轴直接分别为D、d，所选密封圈为D0Xd0，问题是如何确定密封圈槽的底径D1，如图2所示。 密封圈被套在密封圈槽上之后，一般都有一定的拉伸量，其断面直径d0变小了，假定变为d1，根据体积不变原理，则密封圈安装前后的体积相等，即          式中，d2——拉伸后的密封圈截面直径，mm如此类推，可计算出d3,d1……，一般来说d2值就已达

5、到要求，则密封圈槽底径D1为现举例说明以上计算，如Y341-148注水封隔器活塞孔、轴尺寸为139H9/d9（孔为136+0.1/0），所选择密封圈为135X5mm，过盈量选择为1.3mm，则变形后的密封圈断面直径为假定没有135mmX5mm的密封圈，只有132mmX5mm的密封圈，则密封圈槽底径可用同样方法算得，即配上公差后D1为127+0.5/+0.4。由以上计算可以知道，根据不同的密封圈，可以计算出不同的密封圈槽尺寸，可见这种方法比较简单、灵活。但是为了保证密封长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔轴配合精度等相关参数。 相关参数的确定

6、于应用1．压缩率ε或过盈量δ密封圈是典型的挤压型密封。如图3所示，其压缩率ε通常由以下公式表示其中h0——密封圈槽底至被密封面的距离，mm对于圆柱面静密封和往复动密封，ε=10%~15%；对于平面静密封，ε=15%~30%；旋转动密封ε=3%~8%；低摩擦密封ε=5%~8%。选取密封圈压缩率时主要应考虑的因素，一是要有足够的密封面结出压力；二是摩擦力应尽量小；三是尽量避免永久性变形。与压缩率ε相对应的是过盈量δ，过盈量δ表示密封圈的预压缩情况，其推荐值见表1。表1基本尺寸与过盈量关系推荐值mm                               

7、   注：井下工具用密封圈多为静密封，δ值应从静密封栏中选取。2．拉伸量密封圈装入密封圈槽后，一般都会有一定的拉伸量。但是根据所查阅的资料可知，尚未对拉伸量有明确的定义。根据笔者的理解，拉伸量应该是拉伸后的密封圈中径与自然状态时的中径之比，即式中a——密封圈的拉伸量，mma的通常推荐值为1.01~1.05。笔者一般取值为1.05，特殊情况下，甚至取为1.1。为了保证密封圈装入密封圈槽后不至于太松，a值取得稍大。3．密封圈槽的宽度与形状一般推荐的密封圈槽尺寸见表2，其形状如图4所示。槽宽大致为密封圈断面直径的1.3倍，而平时设计中往往是密封圈槽宽度与密封圈

8、断面直径相等，或者不论密封圈断面直径多大，密封圈比槽宽0.5mm。采用这种尺寸设