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  719697234 2017-09-22 00:00:00

  O型圈直公認(rèn)靜密封

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  again半面faces 2017-09-19 00:00:00

  O型圈一直是公認(rèn)的靜密封Z好的。

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  carl2016 2017-09-22 00:00:00

  型圈溝槽設(shè)計(jì)是O型圈在溝槽的擠壓型密封。O型圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O型圈一般安裝在密封溝槽內(nèi)起密封作用。O型密封圈良好的密封效果很大程度上取決于O型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。世界各國的標(biāo)準(zhǔn)對此都有較嚴(yán)格的規(guī)定。 一、O型圈設(shè)計(jì)原則 1)壓縮率 ①.要有足夠的密封接觸面積 ②.摩擦力盡量小 ③.盡量避免變形。 從以上這些因素不難發(fā)現(xiàn)，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型圈誤差不符合要求，消失部分壓縮量而引起泄漏。因此，在選擇O型圈的壓縮率時，要權(quán)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(yīng)小于35%(和橡膠材料有關(guān))，否則壓縮應(yīng)力明顯松弛，將產(chǎn)生過大的變形，在高溫工況中尤為嚴(yán)重。 O型圈密封壓縮率W的選擇應(yīng)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(jù)壓力介質(zhì)作用于O型圈的內(nèi)徑還是外徑又分受內(nèi)壓和外壓兩種情況，內(nèi)壓增加的拉伸，外壓降低O型圈的初始拉伸。上述不同形式的靜密封，密封介質(zhì)對O型圈的作用力方向是不同的，所以預(yù)壓力設(shè)計(jì)也不同。對于動密封則要區(qū)分是往復(fù)運(yùn)動還是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封。 1.靜密封：圓柱靜密封裝置和往復(fù)運(yùn)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(fù)運(yùn)動密封一般取W=10%~15%。 b.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動密封在選取壓縮率時必須要考慮焦耳熱效應(yīng)，一般來說，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動用O型圈的內(nèi)徑要比軸徑大3%~5%，外徑的壓縮率W=3%~8%。 c.低摩擦運(yùn)動用O型圈，為了減小摩擦阻力，一般均選取較小的壓縮率，即 W=5%~8%。 此外，還要考慮到介質(zhì)和溫度引起的橡膠材料膨脹。通常在給定的壓縮變形之外，允許的Z大膨脹率為15%，超過這一范圍說明材料選用不合適，應(yīng)改用其他材料的O型圈，或?qū)o定的壓縮變形率予以修正。壓縮變形的具體數(shù)值，一般情況下，各國都根據(jù)自己的使用經(jīng)驗(yàn)制訂出標(biāo)準(zhǔn)或給出推薦值。 2)拉伸量 O型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型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(dǎo)致O型圈安裝困難，同時也會因截面直徑do發(fā)生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。拉伸量α可用下式表示： α=(d+do)/(d1+do) 式中 d——軸徑(mm); d1——O型圈的內(nèi)徑(mm); do——O型圈的截面直徑(mm)。 3)接觸寬度 O型圈裝入密封溝槽后，其橫截面產(chǎn)生壓縮變形。變形后的寬度及其與軸的接觸寬度都和O型圈的密封性能和使用壽命有關(guān)，其值過小會使密封性受到影響;過大則增加摩擦，產(chǎn)生摩擦熱，影響O型圈的壽命。 O型圈變形后的寬度BO(mm)與O型圈的壓縮率W和截面直徑dO有關(guān)，可用下式計(jì)算 BO={1/(1-W)-0.6W}dO (W取10%~40%) O型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型圈密封，如氣動密封、液壓伺服控制元件密封，可據(jù)此估算摩擦力。 二、O型圈的設(shè)計(jì) 絕大多數(shù)的O型圈是用合成橡膠材料制成的。合成橡膠O型圈的尺寸由國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO3601/1)國家標(biāo)準(zhǔn)和組織標(biāo)準(zhǔn)等確定。如有些國家將O型圈的尺寸系列分為P系列(運(yùn)動用)、G系列(固定用)、V系列(真空用)和ISO系列(一般工業(yè)用)四個系列組成。 密封裝置的密封可靠性主要取決于O型圈的壓縮量。在一般的情況下，這種壓縮量都是很小的，只有十幾微米到幾十微米，這就要求O型圈的尺寸公差具有很高的精度。因此，O型圈需要采用高精度的模具進(jìn)行加工，同時必須準(zhǔn)確地掌握作為設(shè)計(jì)依據(jù)的O型圈材質(zhì)的收縮率。 值得注意的是： 1)O型圈截面收縮率很小，一般不予考慮。只有在其截面直徑大于8mm的情況下，才予以考慮 2)在配方和工藝條件一定的情況下，O型圈的收縮率會隨著材質(zhì)硬度的提高而減小，也會隨著其內(nèi)徑的減小而提高。具有中等硬度(HS75±5)，以及中等大小(內(nèi)徑d=40~70mm)的O型圈，其內(nèi)徑的收縮率大約為1.5%。 一般，在靜密封場合，可選擇截面較小的密封圈;在動密封場合，應(yīng)選擇截面較大的密封圈。通常，壓力較高和間隙較大時，應(yīng)選擇較高硬度的材料;也可以選擇一般硬度的材料，再安裝一個聚四氟乙烯擋圈。 三、O型圈密封溝槽設(shè)計(jì) O型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型密封圈選定后，其壓縮量、拉伸量及其工作狀態(tài)由溝槽決定，所以，溝槽設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)是O型圈密封設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 密封溝槽設(shè)計(jì)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(yùn)動間隙。溝槽設(shè)計(jì)原則是：加工容易，尺寸合理，精度容易保證，O型圈裝拆較為方便。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型密封圈使用Z多的溝槽形狀。這種溝槽的優(yōu)點(diǎn)是加工容易，便于保證O型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型圈截面面積的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(yīng)用。設(shè)計(jì)的原則是O型密封圈內(nèi)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(shè)計(jì) 密封溝槽的尺寸參數(shù)取決于O型密封圈的尺寸參數(shù)。 溝槽尺寸可按體積計(jì)算，通常要求矩形溝槽的尺寸比O型圈的體積大15%左右。這是因?yàn)椋?a.O型圈裝入溝槽后，承受6%~30%的壓縮，而橡膠材料本身是不可壓縮的，所以應(yīng)有容納O型圈變形部分的空間。 b.處于油液中的O型圈，除了存在由于油液的浸泡而可能引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，而引起橡膠材料的膨脹現(xiàn)象。所以溝槽必須留有一定的余量。 c.在運(yùn)動狀態(tài)下，能適應(yīng)O型圈可能產(chǎn)生的輕微的滾動現(xiàn)象。一般認(rèn)為，裝配后的O型密封圈與槽壁之間留有適當(dāng)?shù)拈g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型圈的磨損。 槽不宜太窄，如果O型圈截面填滿了槽的截面，那么運(yùn)動時的摩擦阻力將會特別大，O型圈無法滾動，同時引起嚴(yán)重的磨損。槽也不宜過寬，因?yàn)椴圻^寬時O型圈的游動范圍很大，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(nèi)以同樣的脈動頻率游動，出現(xiàn)異常磨損，使O型圈很快失效。 O型圈的截面面積至少應(yīng)占矩形槽截面面積的85%，槽寬必須大于O型圈壓縮變形后的Z大直徑。在許多場合下保證取槽寬為O型圈截面直徑的1.1~1.5倍。當(dāng)內(nèi)壓很高時，就必須使用擋圈，這時槽寬也應(yīng)相應(yīng)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型圈密封圈與密封溝槽尺寸系列根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3452.3—1988)，也可根據(jù)對根據(jù)對密封圈壓縮量與拉伸量的要求計(jì)算設(shè)計(jì)溝槽尺寸。 3)槽深的設(shè)計(jì) 溝槽的深度主要取決于O型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(tài)下的O型圈截面直徑，以保證密封所需的O型圈壓縮的變形量。 4)槽口及槽底圓角的設(shè)計(jì) 溝槽的外邊口處的圓角是為了防止O型圈裝配時刮傷而設(shè)計(jì)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型圈也不敢發(fā)生間隙擠出，并能使擋圈安放穩(wěn)定。 溝槽槽底的圓角主要是為了避免該處產(chǎn)生應(yīng)力集中設(shè)計(jì)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型圈截面直徑的一半。 5)間隙往復(fù)運(yùn)動的活塞與缸壁之間必須有間隙，其大小與介質(zhì)工作壓力和O型圈材料的硬度有關(guān)。間隙太小，制造、加工困難;間隙太大，O型圈會被擠入間隙而損壞。一般內(nèi)壓越大，間隙越小;O型圈材料硬度越大，間隙可放大。當(dāng)間隙值在曲線的左下方時，將不發(fā)生間隙咬傷即“擠出”現(xiàn)象。 間隙的給定數(shù)值與零件的制造精度有很大關(guān)系。 6)槽壁粗糙度 密封溝槽的表面粗糙度，直接影響著O型圈的密封性和溝槽的工藝性。靜密封用O型圈工作過程中不運(yùn)動，所以槽壁的粗糙度用Ra=6.3~3.2μm，對于往復(fù)運(yùn)動用O型圈，因常在槽內(nèi)滾動，槽壁與槽底的粗糙程度應(yīng)到低一些，要求在Ra=1.60μm以下。旋轉(zhuǎn)運(yùn)動用的O型圈一般在溝槽內(nèi)是靜止的，要求軸的粗糙度Ra=0.40μm或者拋光。 四、擋圈 擋圈的作用在于防止O型圈發(fā)生“間隙咬傷”現(xiàn)象，提高其使用壓力。安有擋圈的O型圈在高壓作用下，首先向擋圈靠攏。隨著壓力的增加，O型圈與擋圈互相擠壓。由于它們是彈性體，兩者同時發(fā)生變形，此變形首先向它們的上下兩角擴(kuò)展，直到壓力超過10.5MPa。這種變形一直在兩者之間進(jìn)行，而不致使擋圈發(fā)生“擠出”現(xiàn)象。根據(jù)擋圈材料和結(jié)構(gòu)形式的不同，其承壓能力提高的程度也不同。當(dāng)壓力足夠大時，擋圈也會產(chǎn)生“擠出”現(xiàn)象。 O型圈使用擋圈后，工作壓力可以大大提高。使用擋圈后雖可防止O型圈發(fā)生“間隙咬傷”現(xiàn)象，但會增加密封裝置的摩擦阻力。而以聚四氟乙烯擋圈Z為常用。

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