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      O型密封圈密封溝槽設計

      時間:2022-05-27264 次瀏覽

      信息摘要:O形密封圈的壓縮量與拉伸量是由密封溝槽的尺寸來保證的, O形密封圈選定后,其壓縮量、拉伸量及其工作狀態由溝槽決定,所以,溝槽設計與選擇對密封裝置的密封性和使用壽命的影響很大,溝槽設計是O形圈密封設計的主要內容。

      O形密封圈的壓縮量與拉伸量是由密封溝槽的尺寸來保證的, O形密封圈選定后,其壓縮量、拉伸量及其工作狀態由溝槽決定,所以,溝槽設計與選擇對密封裝置的密封性和使用壽命的影響很大,溝槽設計是O形圈密封設計的主要內容。


      密封溝槽設計包括確定溝槽的形狀、尺寸、精度和表面粗糙等,對動密封,還有確定相對運動間隙。溝槽設計原則是:加工容易,尺寸合理,精度容易保證, O形圈裝拆較為方便。常見的槽形為矩形槽。


      1 )溝槽形狀

      矩形溝槽是液壓氣動用O形密封圈使用最多的溝槽形狀。這種溝槽的優點是加工容易, 便于保證O形密封圈具有必要的壓縮量。除矩形溝槽外,還有V形、半圓形、 燕尾形和三角形等型式的溝槽。

      三角形溝槽截面形狀是以M為直角邊的等邊直角三角形。截面積大約為O形圈截面面積的1.05~1.10倍。三角形溝槽式密封裝置在英國、美國、日本等國家均有應用。設計的原則是O形密封圈內徑的公稱尺寸相等。

      密封溝槽即可開在軸上,也可開在孔上;軸向密封則溝槽開在平面上。


      2)槽寬的設計

      密封溝槽的尺寸參數取決于O形密封圈的尺寸參數。

      溝槽尺寸可按體積計算,通常要求矩形溝槽的尺寸比O形圈的體積大15%左右。這是因為:a.O形圈裝入溝槽后,承受3% ~ 30%的壓縮,而橡膠材料本身是不可壓縮的,所以應有容納O形圈變形部分的空間。

      b.處于油液中的O形圈,除了存在由于油液的浸泡而可能弓|起的橡膠材料的膨脹外,還有可能存在隨著液體:工作溫度的增高,而引起橡膠材料的膨脹現象。所以溝槽必須留有一定的余量 。

      c.在運動狀態下,能適應O形圈可能產生的輕微的滾動現象。一般認為 ,裝配后的O形密封圈與槽壁之間留有適當的間隙是必要的。但是這個間隙不能過大,否則在交變壓力的作用下就會變成有害的“游隙”, 而增加O形圈的磨損。

      槽不宜太窄,如果O形圈截面填滿了槽的截面,那么運動時的摩擦阻力將會特別大, O形圈無法滾動,同時引起嚴重的磨損。槽也不宜過寬,因為槽過寬時O形圈的游動范圍很大,也容易磨損。特別是靜密封時,如果工作壓力是脈動的,那么靜密封就不會靜,它將在不適宜的寬槽內以同樣的脈動頻率游動,出現異常磨損,使O形圈很快失效。

      O形圈的截面面積至少應占矩形槽截面面積的85% ,槽寬必須大于O形圈壓縮變形后的最大直徑。在許多場合下保證取槽寬為O形圈截面直徑的1.1~1.5倍。當內壓很高時,就必須使用擋圈,這時槽寬也應相應加大。

      工作方式不同,徑向密封或軸向密封,動密封或靜密封,液壓密封或氣動密封,密封溝槽尺寸不同。我國O形圈密封圈與密封溝槽尺寸系列根據國家標準GB/T3452.3- 1988) , 也可根據對密封圈壓縮量與拉伸量的要求計算設計溝槽尺寸。


      3 )槽深的設計

      溝槽的深度主要取決于O形密封圈所要求的壓縮率,溝槽的深度加上間隙,至少必須小于自由狀態下的O形圈截面直徑,以保證密封所需的O形圈壓縮的變形量。

      O形圈壓縮變形量由O形圈內徑處的壓縮變形量δ和外徑處的壓縮變形量δ ’組成, 即δ=δ +δ’。當δ =δ’時, O形圈的截面中心與槽的截面中心重合,兩中心圓的圓周相等,說明O形圈安裝時未受到拉伸。如果δ >δ’, 則O形圈截面中心圓的周長小于槽中心圓的周長,說明O形圈以拉伸狀態裝在槽內;若δ <>

      設計槽深時,應首先確定O形圈的使用方式,然后再去選定合理的壓縮變形率。


      4 )槽口及槽底圓角的設計

      溝槽的外邊口處的圓角是為了防止O形圈裝配時刮傷而設計的。它一般采用較小的圓角半徑 ,即r=0.1~0.2mm。這樣可以避免該處形成鋒利的刃口,O形圈也不敢發生間隙擠出,并能使擋圈安放穩定。

      溝槽槽底的圓角主要是為了避免該處產生應力集中設計的。圓角半徑的取值,動密封溝槽可取R=0.3~ 1mm ,靜密封溝槽可取其O形圓截面直徑的一半,即R=d/2。


      5)間隙

      往復運動的活塞與缸壁之間必須有間隙,其大小與介質工作壓力和O形圈材料的硬度有關。間隙太小,制造、加工困難;間隙太大, O形圈會被擠入間隙而損壞。一般內壓越大 ,間隙越??; O形圈材料硬度越大,間隙可放大。當間隙值在曲線的左下方時,將不發生間隙咬傷即”擠出”現象。

      間隙的給定數值與零件的制造精度有很大關系。


      6 )槽壁粗糙度

      密封溝槽的表面粗糙度,直接影響著O形圈的密封性和溝槽的工藝性。靜密封用O形圈工作過程中不運動,所以槽壁的粗糙度用Ra=6.3~3.2um ,對于往復運動用O形圈,因常在槽內滾動,槽壁與槽底的粗糙程度應到低一些,要求在Ra=160μm以下。旋轉運動用的O形圈一般在溝槽內是靜止的,要求軸的粗糙度Ra= 0.40um或者拋光。


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