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O型圈橡胶密封圈设计知识

时间 : 2019-03-08 10:30:02 浏览量 : 68


O型橡胶圈密封圈简称O型圈,是一种截面形状为圆形的橡胶圈。O型密封圈是液压、气动体系中运用最广泛的一种密封件。O型圈有杰出的密封功能,既可用于静密封,也可用于动密封中;不仅可独自运用,而且是许多组合式密封设备中的基本组成部分。它的运用规模很宽,假如资料选择妥当,可以满足各种介质和各种运动条件的要求。

         O型密封圈是一种揉捏型密封,揉捏型密封的基本作业原理是依靠密封件发生弹性变形,在密封触摸面上构成触摸压力,触摸压力大于被密封介质的内压,则不发生走漏,反之则发生走漏。

(二)紧缩率现拉伸量




日期:2007-4-16检查:737

O型密封圈是典型的揉捏型密封。O型圈截面直径的紧缩率和拉伸量是密封规划的主要内容,对密封功能和运用寿命有重要意义。O型密封圈有杰出的密封作用很大程度上取决于O型圈尺度与沟槽尺度的正确匹配,构成合理的密封圈紧缩量与拉伸量。


  2.1.紧缩率


      紧缩率W通常用下式表明:


                              W=(d0-h)/d0 ×100%


  式中d0-----O型圈在自在状态下的截面直径(mm);


     h------O型圈槽底与被密封外表的间隔(沟槽深度),即O型圈紧缩后的截面高度(mm)


在选取O形圈的紧缩率时,应从如下3方面考虑:


  1.要有足够的密封触摸面积;


  2.摩擦力尽量小;


  3.尽量避免永久变形。


  从以上这些要素不难发现,他们相互之间存在矛盾。紧缩率大就可取得大的触摸压力,可是过大的紧缩率无疑就会增大滑动摩擦力和永久形。而紧缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度差错和O形圈差错不符合要求,消失部分紧缩量而引起走漏。因而,在选择O形圈的紧缩率时,要权衡各方面的要素。一般静密封紧缩率大于动密封,但其极值应小于25%,不然紧缩应力明显松弛,将产生过大的永久变形,在高温工况中尤为严峻。


  O型密封圈紧缩率W的选择应考虑运用条件,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(或称圆柱静密封)的走漏空隙是径向空隙,轴向密封(或称平面静密封)的走漏空隙是轴向空隙。轴向密封依据压力介质作用于O形圈的内径仍是外径又分受内压和受外压两种状况,内压添加的拉伸,外压下降O形圈的初始拉伸。上述不同方式的静密封,密封介质对O形圈的作用方向是不同的,所以预压力规划也不同。关于动密封则要区别是往复运动密封仍是旋转运动密封。


  1.静密封:圆柱静密封设备和往复运动式密封设备相同,一般取W=10%~15%;平面静密封设备取W=15%~30%。


  2.关于动密封而言,可以分为三种状况;往复运动一般取W=10%~15%。旋转运动密封在选取紧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%,外径的紧缩率W=3%-8%。低摩擦运动用O型圈,为了削减摩擦阻力,一般均选取较小的紧缩率,即W=5%-8%,此外,还要考虑到介质和温度引起的橡胶资料膨胀。通常在给定的紧缩变形之外,答应的最大膨胀率为15%,超越这一规模阐明资料选用不合适,应改用其他资料的O形圈,或对给定的紧缩变形率予以修正。


  2.2  拉伸量


  O型圈在装入密封沟槽后,一般都有一定的拉伸量。与紧缩率相同,拉伸量的巨细对O型圈的密封功能和和运用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈装置困难,一起也会因截面直径d0发生改变而使紧缩率下降,致使引起走漏。拉伸量a可用下式表明:


          α=(d+d0)/(d1+d0)


  式中d-----轴径(mm);d1----O形圈内径(mm)。


  拉伸量的取值规模为1%-5%。如表给出了O型圈拉伸量的引荐值,可依据轴径的巨细,按表选限取O型圈的拉伸量。O型圈紧缩率与拉伸量的先取规模


密封方式密封介质拉伸量α(%)紧缩率w(%)静密封液压油1.03~1.0415~25   空气<1.0115~25  往复运动液压油1.0212~17空气<1.0112~17旋转运动液压油0.95~13~8



各种O形圈橡胶资料的硬度与作业压力的联系

硬度(邵氏A)/ 度

50±5

60±5

70±5

80±5

90±5

作业压力静密封/Mpa        ≤

0.5

1

10

20

50

作业压力(往复运动,往复速度≤0.2m/s)/Mpa

0.5

1

8

16

24

 注:旋转运动作业压力一般不超越0.4 Mpa,硬度选择在(70±5)度;超出0.4 Mpa则按特别密封设备规划。


日本JISB 2406-1991 引荐的O形圈密封的最大空隙/mm

作业压力/MPa

硬度(邵氏A)/度

≤0.4

4.0~6.3

6.3~10

10~16

16~25

70

0.35

0.30

0.15

0.07

0.03

90

0.65

0.60

0.50

0.30

0.17


美国SAEJ120A-1968 引荐的O形圈的最大封空隙值/mm

硬度(邵氏A)

/度

作业压力/MPa

70

80

90

0

0.254

0.254

0.254

1.72

0.254

0.254

0.254

3.45

0.203

0.254

0.254

6.89

0.127

0.203

0.254

10.34

0.076

0.127

0.203

13.79


0.102

0.127

20.68


0.076

0.102

34.47



0.076



O形圈的截面直径和轴的转速联系

转速/m/s

O形圈截面直径/mm

转速/m/s

O形圈截面直径/mm

2.03

3.53

7.62

1.78

3.05

2.62




NBR胶料硬度与耐压才能之间的联系


硬度(邵氏A)/ 度

拉伸强度/ MPa

伸长率/%

适用压力规模/ MPa



80

22

400

2



85

27

306

20



90

25

120

50


(四)密封沟槽的形状





装置O形圈的各种沟槽形状

沟槽形状名  称应              用矩形沟槽这是一种既适于运动密封,也适于固定密封的常用的沟槽方式。V形沟槽只适用于固定密封。若用作运动密封,则磨擦阻力很大,易挤进空隙,构成损害。半圆形沟槽可用于旋转密封,但一般不必。燕尾形沟槽(梯形沟槽)用于磨擦力要求很低有场合。因沟槽加工费高,一般不选用。三角形沟槽引荐用于固定密封的场合。



O形橡胶密封沟槽各合作偶件的外表光洁度

表     面应  用     场  合压  力     状  况表 面 光 洁 度沟槽的底面和旁边面密态密封非交变和无脉冲Ra3.2μm交变或脉冲Ra1.6μm动态密封非交变和无脉冲合作外表密态密封非交变和无脉冲Ra1.6μm交变或脉冲Ra0.8μm动态密封Ra0.4μm

注:沟槽的光洁度、沟槽触摸的外表粗糙度对密封作用和耐久性有很大的影响


(五)合作沟槽与密封圈尺度参数






日期:2007-4-16检查:585


密封用沟槽尺度及紧缩量

O形圈断面尺度公差1.9±0.082.4±0.083.1±0.103.5±0.105.7±0.158.6±0.16轴向固定密封压 缩 量0.60~0.400.70~0.500.85~0.550.90~0.651.3~0.91.6~1.0沟槽尺度a1.3~1.51.7~1.92.25~2.552.60~2.854.40~4.807.00~2.60b2.53.24.24.77.511.2R≤0.40.70.8运      动   用    压 缩 量0.47~0.280.47~0.270.54~0.300.60~0.320.85~0.451.06~0.68沟 槽 尺 寸a1.43~1.621.93~2.132.65~2.802.90~3.184.85~5.257.54~7.92b不加挡圈2.53.24.24.77.511.2加一个挡圈3.94.45.26.09.013.2加二个挡圈5.46.07.07.811.517.2R≤0.40.70.8

注:  a表明沟槽的高度;  b表明沟槽的宽度;   R表明沟槽的倒角处






(六)O型圈的运用装置与走漏




日期:2007-4-16检查:832

   5.1 O型圈的运用

 O型圈在多种液压、气动件管接头、圆筒面及法兰面等结合处被广泛运用。关于在运动过程中运用的O型圈,当作业压力大于9.8Mpa时,如单向受压,就在O型圈受压力方向的另一侧设置一个挡圈;如双向受压,则在O型圈两侧各放一个挡圈。为了减小摩擦力,也可选用楔型挡圈。当压力液体从左方施加作用时,右方挡圈被推起,左方挡圈不与被密封外表触摸,因而摩擦力减小。总的来说,选用挡圈会增大密封设备的摩擦力,而楔型挡圈对减小这种摩擦力具有十分重要的意义。关于固定用的O型圈,当作业压力大于32Mpa时,也需要运用挡圈。


O形橡胶密圈的橡胶硬度与沟槽最大空隙及作业压力联系

作业压力,MPa≤3.53.5~7.07.0~10.310.3~13.713.7~20.6最大空隙(C)硬度(邵氏A)700.200.1250.0750.050.02最大空隙(C)硬度(邵氏A)800.350.300.250.200.125


O形橡胶密封圈在不同压力下挤入空隙的状况



    5.2  O型圈的装置

O型圈的装置质量对其密封性和运用寿命均有重要的影响。走漏问题往往是因为装置不良而构成的。


     装置过程中不答应出现O型圈被划伤和方位装置不正,以及O型圈被歪曲等状况。装置前,密封沟槽、密封合作面必须严厉清洗;一起对O型圈装置中要经过的外表涂敷润滑脂。


  为了避免O型圈在装置时被尖角和螺纹等锐边切伤或划伤,应在装置的轴端和孔端留有15º~30º的引进角。当O型圈需经过外螺纹时,应运用专用的薄壁金属导套,套住外螺纹;假如O型圈需经过孔口时,应使孔口倒成相应的斜角形状,以防O型圈被划伤。坡口的斜角一般为a=120º~140º



O形橡胶密封圈走漏原因及改进意见

常见疵病产      生   原      因改      进   意      见泄  漏1、  装置时损坏即爱人件的棱角过孔时划伤; 2、紧缩量过小;1、装置时将壳体的端部加工为倒角,以保证装置时O形橡胶密封圈不受剪切而损坏;2、适当的添加紧缩量;大 泄 漏1、  O形橡胶密封圈失掉弹性;2、  O形橡胶密封圈外表遭受严峻磨擦损坏;3、  O形橡胶密封圈过度收缩;4、  O形橡胶密封圈受密封介质腐蚀、溶胀;5、  空隙值过大,O形橡胶密封圈被挤出;6、  O形橡胶密封圈断面直径单边粗细不一致,构成运动时歪曲损坏;1、  进步O形橡胶密封圈资料功能,延伸运用运用寿命;2、  适当进步O形橡胶密封圈胶料硬度,削减磨擦系数;3、  动态运用时,O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大;4、  进步O形橡胶密封圈胶料的耐油性;5、  减小空隙值6、  加强O形橡胶密封圈模型的尺度操控和产品检验; O形橡胶密封圈前期损坏1、  O形橡胶密封圈过度拉伸,过早发生开裂2、  装置时损坏3、  紧缩量过大,严峻磨擦或剪切4、  选用O形橡胶密封圈或沟槽尺度不妥1、  动态运用时,O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大;2、  装置时才用金属导套3、  减小紧缩量;4、  正确选用O形橡胶密封圈和沟槽的合作低温走漏O形橡胶密封圈在低温下失掉弹性进步O形橡胶密封圈胶料的耐寒性过度磨擦1、  紧缩量过大;2、  O形橡胶密封圈溢出或耐油差,过度溶胀;1、  削减紧缩量或纠正沟槽尺度进步金属外表的光洁度2、  选用挡圈避免O形橡胶密封圈溢出或进步O形橡胶密封圈资料的耐油性;


(七)胶料物理机械功能





日期:2007-4-16检查:488


O形橡胶密封圈胶料物理机械功能

性       能A     组B    组硬度(邵氏A)拉伸强度, MPa     ≥扯断伸长率,   % ≥60±5930070±51122080±51115088+5-41010060±5930070±51122080±51115088+5-410100紧缩永久变形, % ≤100℃×24h125℃×24h 35- 35- 35- 35- -40 -40 -40 -40执 空 气 老 化 试 验硬度改变:100℃×24h≤125℃×24h≤ +10- +10- +10- +10- -+10 -+10 -+10 -+10拉伸强度改变率,%≤100℃×24h125℃×24h -15- -15- -20- -20- --15 --15 --20 --20扯断伸长改变率,%≤100℃×24h125℃×24h -35- -35- -35- -35- --40 --35 --35 --40耐 液 体 试 验1号规范油(100℃×24h)硬度改变体积改变率,% -3,+7-7,+6 -3,+7-7,+6 -3,+7-7,+6 -3,+7-7,+6 -- -- -- --3号规范油(100℃×24h)硬度改变体积改变率,% -10,00,+15 -10,00,+15 -10,00,+15 -10,00,+15 -- -- -- --1号规范油(125℃×24h)硬度改变体积改变率,% -- -- -- -- -5,+10-8,+6 -5,+10-8,+6 -5,+10-8,+6 -5,+10-8,+63号规范油(125℃×24h)硬度改变体积改变率,% -- -- -- -- -15,00,+20 -15,00,+20 -15,00,+20 -15,00,+20脆性温度, ℃≤-40-40-40-40-30-30-30-30



(八)履行规范






日期:2007-4-16检查:532


标    准O型橡胶截面直径  W美国规范 AS 5681.78   2.62   3.53      5.33   7.00英国规范 BS 1516日本规范 JIS B24011.90   2.4       3.1    3.5    5.7    8.4国际规范 ISO 3601/11.8   2.65   3.55     5.30  7.00德国规范 DIN 3771/1我国规范 GB 3452.1优先的米制尺度1.0    1.5       2.0    2.5    3.03.5    4.0       4.5    5.0    5.56.0    7.0       8.0    10.0   12.0




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