O形橡胶密封圈的设计

参考文献：

[1] 叶惠军.O形密封圈结构设计及相关问题探讨[J].液压气动与密封，2013,06：63-64.

[2] GB T3452.3-2005 液压气动用O形橡胶密封圈 沟槽尺寸

设计步骤：

详细说明：

1.1、确定径向压缩

1.2、断定液压

液压：

长处：

1、液压传动能在较大范围内完成无级调速（调速范围可达2000）

2、在同功率下，液压装置体积小，重量轻 

3、作业平稳，换向冲击小，便于完成快速气动、制动和频繁的换向

4、易于完成过载维护，安全性好，选用矿物油作为作业介质，自润滑性好

5、操作控制方便，便于设备完成自动化 

6、液压元件的标准化、系列化和通用化程度高，便于设计、制作和运用修理

缺点：

1、液压传动体系中存在的泄露和油液的可压缩性，影响了传动的准确性，故不宜用于要求具有精确传动比的场合 

2、液压传动体系作业过程中往往有较大的能量丢失，因而液压传动效率不高，而且不宜作距离传动 的温度条件下作业

3、液压传动对油温性改变比较灵敏，不宜在很高或者很低

4、液压件制作精度较高，体系过程中发作毛病时不易诊断和扫除 

气压

长处：

1、以空气为作业介质，来源方便，运用后可以直接排入大气中，处理简略，不污染环境 

2、空气粘度很小，在管道中压力丢失较小，因而压缩空气便于集中供应和远距离运送

3、压缩空气的作业压力一般较低，因而对气动元件的材料和制作精度要求较低 

4、作业环境适应性好 

缺点：

1、气动传动作业速度的稳定性较差，，易受负载改变的影响 消声器

2、作业压力较低，体系输出力较小，传动效率较低

3、排气噪声较大，在高速排气时需求安装 

1.3 确定活塞密封

1.4 确定动密封

2、根据油缸内径  d4 =80mm   为设计参数，

3、查看表5：“径向静密封和动密封的适用范围”确定O形圈截面尺寸d2=5.3mm；

在可以选用几种截面O形圈的情况下，应优先选用大截面的O形圈

4、查看表6：“液压活塞动密封沟槽尺寸”确定O型圈内径d1=69mm

    O形圈内径与O形圈截面直径d2与油缸内径d4有关

5、确定沟槽深度 t=4.35mm

     初步计算压缩率：

6、根据沟槽深度t=4.35mm，计算底槽直径

     与表6：“液压活塞动密封沟槽尺寸”一致

7、查看上面表1，沟槽底圆角半径  r1=0.5mm

      沟槽外圆角半径  r2=0.2mm

沟槽深度与O形圈截面直径d2有关

密封槽的圆角半径分为槽棱圆角半径和槽底圆角半径。槽棱圆角是为了防止密封圈装配时刮伤而设计的，其半径一般不大于0.2mm;槽底圆角主要是为了避免该处产生应力集中而设计的，其半径一般为0.3mm~0.7mm。

8、查看表4：“沟槽和配合偶件表面的表面粗糙度”确定沟槽的底面与侧面的表面粗糙度为1.6

9、估算预拉伸

    根据附录A值“活塞密封O形圈拉伸率”预拉伸率≤5%，y 合适

O形圈用于活塞密封时，活塞沟槽槽底直径d3应大于或等于密封圈内径d1，二者之间类似“过盈配合”，以保证密封圈内径稳固的贴合在槽内。预拉伸率定义为：y=（d3-d1）/d1。最小预拉伸率等于0，最大预拉伸率不得大于表A.1 的规定值

10、因实际工作压力7MPa≤10MPa，故不需挡圈；

11、查看表1：“径向密封的沟槽尺寸”，确定沟槽宽 b=7.1mm；

       沟槽深度与O形圈截面直径d2有关

12、查看表3：“沟槽尺寸公差”，油缸内径d4=80，则油缸内径公差H8  0 0.046

13、查看表3：“沟槽尺寸公差”，槽底直径d3=71.3，则槽底直径公差h9  0 -0.074

14、查看表3：“沟槽尺寸公差”，活塞直径d9=80，则活塞直径公差f7  -0.03 -0.05

15、计算最大径向间隙    gmax=d4max－d9min=0.096

16、根据间隙g及工作压力，确定密封圈硬度为HS70；

17、核算最大预拉伸率

18、根据公式A.9 计算O 形圈截面直径减小量

19、核算压缩率：

20、材料确定：硅橡胶

橡胶复合材料的选择需要考虑O型橡胶密封圈的密封形式、工作温度、介质、压力等因素。胶料选择不当会导致O型橡胶密封圈快速失效。

散水材料与介质的不相容性会引起散水膨胀或成分沉淀等变质反应。

停机坪材料的耐低温性会导致停机坪硬化和收缩，导致泄漏问题。

裙板的高压会导致裙板间隙咬伤等。

在100℃以下的空气、真空和电场条件下，可选用天然橡胶、丁苯橡胶或顺丁橡胶为主要材料。

工作环境温度低于150℃时选用乙丙橡胶，工作环境温度高于200℃时选用硅橡胶和氟橡胶。

接触石油基油时，130℃以下可选用丁腈橡胶，油蒸气下可选用氯丁橡胶，230℃以下可选用氟硅橡胶，250℃可选用氟橡胶。

接触磷酸液压油时可选用乙丙橡胶、丁基橡胶或硅橡胶。

当工作介质压力低于10MPa时，选用肖氏硬度为60度的橡胶，选用肖氏硬度为70度的橡胶为15MPa，当工作介质压力高于21MPa时，选用肖氏硬度为80度的橡胶。活动O型圈胶料的拉伸强度不应小于10MPa，固定O型圈胶料的拉伸强度应较低。

乙丙橡胶、硅橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶具有优异的耐候性，使用寿命长，贮存寿命长。