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      O形圈密封設計原則

      時間:2022-05-27270 次瀏覽

      信息摘要:O形圈密封是典型的擠壓型密封。O形圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設計的主要內容,對密封性能和使用壽命有重要意義。O形圈一般安裝在密封溝槽 內起密封作用。

      O形圈密封是典型的擠壓型密封。O形圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設計的主要內容,對密封性能和使用壽命有重要意義。O形圈一般安裝在密封溝槽 內起密封作用。O形密封圈良好的密封效果很大程度上取決于O形圈尺寸與溝槽尺寸的正確匹配,形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。密封裝置設計加工時,若使O形圈壓縮量過小,就會引|起泄漏;壓縮量過大則會導致O形密封圈橡膠應力松弛而引|起泄漏。同樣,O形圈工作中拉伸過度,也會加速老化而引|起泄漏。世界各國的標準對此都有較嚴格的規定。


      O形圈密封的設計原則


      1)壓縮率

      壓縮率W通常用下式表示: 

      W= (do-h)/do%

      式中do——O形圈在自 由狀態下的截面直徑( mm )

      h—— O形圈槽底與被密封表面的距離,即O形圈壓縮后的截面高度( mm )。

      在選取O形圈的壓縮率時,應從如下三個方面考慮:

      a.要有足夠的密封接觸面積;

      b.摩擦力盡量小;

      c盡量避免變形。

      從以上這些因素不難發現,它們相互之間存在著矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力,但是過大的壓縮率無疑會增:大滑動摩擦力和變形。而壓縮率過小則可能由于密封溝槽的同軸度誤差和O形圈誤差不符合要求,消失部分壓縮量而引起泄漏。因此,在選擇O形圈的壓縮率時,要權衡個方面的因素。一般靜密封壓縮率大于動密封 ,但其極值應小于30%(和橡膠材料有關),否則壓縮應力明顯松弛,將產生過大的變形,在高溫工況中尤為嚴重。

      O形圈密封壓縮率W的選擇應考慮使用條件,靜密封或動密封;靜密封又可分為徑向密封與軸向密封;徑向密封(或稱圓柱靜密封)的泄漏間隙是徑向間隙,軸向密封(或稱平面靜密封)的泄漏間隙是軸向間隙。軸向密封根據壓力介質作用于O形圈的內徑還是外徑又分受內壓和外壓兩種情況,內壓增加的拉伸,外壓降低O形圈的初始拉伸。. 上述不同形式的靜密封,密封介質對O形圈的作用力方向是不同的,所以預壓力設計也不同。對于動密封則要區分是往復運動還是旋轉運動密封。

      1、靜密封:圓柱靜密封裝置和往復運動式密封裝置一樣,一般取W=10% ~15% ;平面密封裝

      置取W=15%~ 30%。

      2、對于動密封而言,可以分為三種情況:

      a、往復運動密封一般取W= 10% ~ 15%。

      b、旋轉運動密封在選取壓縮率時必須要考慮焦耳熱效應,一般來說,旋轉運動用O形圈的內徑要比軸徑大3%~ 5% ,外徑的壓縮率W=3% ~ 8%。

      C.低摩擦運動用O形圈,為了“減小摩擦阻力, -般均選取較小的壓縮率,即W= 5%~8%。此外,還要考慮到}質和溫度弓|起的橡膠材料膨脹。通常在給定的壓縮變形之外,允許的最大膨脹率為15% ,超過這一范圍說明材料選用不合適 ,應改用其他材料的O形圈,或對給定的壓縮變形率予以修正。壓縮變形的具體數值,一般情況下 ,各國都根據自己的使用經驗制訂出標準或給出推薦值。


      2)拉伸量

      O形圈在裝入密封溝槽后,一般都有一定的拉伸量。 與壓縮率不一樣,拉伸量的大小對O形圈的密封性能和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導致O形圈安裝困難,同時也會因截面直徑do發生變化而使壓縮率降低,以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示:

      a=(d+do)/( d1+ do)

      式中

      d——軸徑( mm) ;

      d1——O形圈的內徑 ( mm) ;

      do——O形圈的截面直徑 ( mm )。


      3 )接觸寬度

      O形圈裝入密封溝槽后,其橫截面產生壓縮變形。 變形后的寬度及其與軸的接觸寬度都和O形圈的密封性能和使用壽命有關,其值過小會使密封性受到影響;過大則增加摩擦,產生摩擦熱,影響O形圈的壽命。

      O形圈變形后的寬度BO ( mm )與O形圈的壓縮率W和截面直徑dO有關,可用下式計算

      BO={1/(1-W)-0.6W}dO ( W取10%~ 40% )

      O形圈與軸的接觸面寬度b ( mm )也取決于W和dO :

      b=( 4W2+ 0.34W+ 0.31)dO ( W取10%~ 40%)

      對摩擦力限制較高的O形圈密封,如氣動密封、液壓伺服控制元件密封,可據此估算摩擦力。


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