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发表于 2009-11-28 15:24:51
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来自： 中国山东济南
O形密封圈概述' Z* ?% ?( G1 d' G0 a
一、概述
# Q2 v$ r& D; V# ?, N, i7 x8 p特点! s8 ?% l3 S. k" Y" H2 f1 ?* M
O形密封圈由于它制造费用低及使用方便，因而被广泛应用在各种动、静密封场合。
7 E" o, |# [8 L标准: o7 Y# c; F0 N8 k
大部分国家对O形密封圈都制定系列产品标准，其中美国标准（AS 568）、日本标准（JIS B 2401）、国际标准（ISO 3601/1）较为通用。3 B. }' b$ L' S5 j- z5 d
表1 O型圈标准一览表
/ N4 b3 {1 } y标准 O型圈截面直径W
8 ?7 A0 Y; F0 K+ \% i/ o8 l0 B0 E6 _) O7 Y% D6 c
美国标准 AS 568
; m8 X/ k! L& C$ M+ ^英国标准 BS 1516 1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
+ V, n+ x+ h/ r0 `! C' _- |7 m日本标准 JIS B 2401 1.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4 1 Y7 V, K: U4 x8 ~, ~8 {0 }
国际标准 ISO 3601/1
, ]9 A% [6 p- W ^德国标准 DIN 3771/1
1 a3 H/ i' m3 p" }+ B4 p中国标准 GB 3452.1 1.8 2.65 3.55 5.30 7.00
$ L$ v: f. t* [. S# g% z! O优先的米制尺寸 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0- \/ d) F' z+ X, h
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
( d# J/ U& e1 M8 D6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 ! M! j! n! V/ O+ E3 D5 q u
美国标准AS 568（900系列） 1.02 1.42 1.63 1.83 1.985 {2 d% T2 X/ b; R
2.08 2.21 2.46 2.95 3.00 ( o5 Z1 k4 O3 A3 p5 n$ @
密封机理
7 D- X* n5 |" l" y# B6 ]7 n4 B O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。它随系统压力的提高而增大。
. l- D* c, p9 T( o5 L , L; I' ~" h; y$ ^
性能参数 6 i. M, ^, f6 x
静态密封 动态密封, S% L3 M7 {2 @
工作压力 无挡圈时，最高可达20MPa；
) i. I7 ^. l" G$ a有挡圈时，最高可达40MPa；& p3 H9 a7 s B9 Z
用特殊挡圈时，最高可达200MPa。 无挡圈时，最高可达5MPa；
2 U/ J" y7 W8 G有挡圈时，较高压力。
0 z N. Y ]! B) T4 x4 O0 [7 f9 M运动速度 最大往复速度可达0.5m/s，最大旋转速度可达2.0m/s。* [& j/ ~! v1 |+ S4 C
温度 一般场合：-30℃～+110℃；特殊橡胶：-60℃～+250℃；旋转场合：-30℃～+80℃" j" Z T: R% l ~
介质 见《橡胶密封件原料特性表》。8 G, p3 e# }: J0 P6 a# b
二、O形密封圈选择应考虑的因素4 S+ Q7 N1 d. Y& L
1、工作介质和工作条件
- \! f. \) s. Z7 K 在具体选取O形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。还须综合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。若用在旋转场合，须考虑由于摩擦热引起的温升。不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样，见《橡胶密封件原料特性表》。
3 ~3 N- {) u% j8 H' s2、密封形式$ j$ R' X2 o% C/ D% |
按负载类型可分为静密封和动密封；按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封；按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。径向安装时，对于轴用密封，应使O形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小；对于孔用密封，应使其内径等于或略小于沟槽的直径d1。
5 _2 a- Q2 Z6 E7 g1 o
. _, R# Z; x" D' S- {# I4 m 6 x2 ]9 F1 r, X
轴向安装时，要考虑压力方向。内部压力时，O形圈外径应比沟槽外径d3约大1～2%；外部压力时，应使O形圈内径比沟漕内径d4约小1～3%。* p U. \ b7 @% T
5 `6 X4 p3 b( x7 p三、影响密封性能的其它因素
9 ^' R ^) l% Q$ D! {. A1、O形圈的硬度8 i& E% p+ c! `9 Z2 \' C; A
O形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。O形圈的硬度决定了O形圈的压缩量和沟槽最大允许挤出间隙。由于邵氏A70的丁腈密封都能满足大部分的使用条件，故如对密封材料不作特殊说明，一般提供邵氏A70的丁腈橡胶。
+ k. O' j' x# |2 x$ w$ E/ W6 o, I$ n2、挤出间隙
. [/ D4 N4 Q" p) F: ~: L* B 最大允许挤出间隙gmax和系统压力，O形圈截面直径以及材料硬度有关。通常，工作压力越高，最大允许挤出间隙gmax取值越小。如果间隙g超过允许范围，就会导致O形圈挤出甚至损坏。$ f1 ^5 F8 Q1 S; z
3、压缩永久变形
& y2 e3 I: ?0 H1 d2 F* i7 S8 u 评定O形圈密封性能的另一指标即所选材料的压缩永久变形。在压力作用下，作为弹性元件的O形圈，产生弹性变形，随着压力增大，也会出现永久的塑性变形。压缩永久变形d可由下式确定：
2 Y- }+ w2 |9 Z% C, Q4 a b0-b2
5 h3 r1 b5 l( H: V6 W' X- t0 t2 f9 e, Nd=————-×100%
/ Z$ \. R# m5 R# Y, V/ y3 v7 D b0-b1& N. H8 N ^+ T- W
式中：b0-原始厚度（即截面直径W）
. H& M) G* [& Kb1-压缩状态下的厚度5 c( m- p f9 P% } e9 b
b2-释放后的厚度. d+ s) m8 j; B% x! H; x
通常，为防止出现永久的塑性变形，O形圈允许的最大压缩量在静密封中约为30%，在动密封中约为20%。
0 S2 E" l, f" t6 A) u6 S表2 最大允许挤出间隙gmax1 _% o- w. k' b5 b9 _! B- k
压力
! Y7 M3 Y* z% w( f3 c! X! N4 YMPa O形圈截面直径W 8 E1 G. C7 V# L7 H$ P) O% Z* U
1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
/ G" ]0 v6 c1 y2 B$ E9 A& @邵氏硬度A701 {$ ^' {0 E m* I
≤3.50 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15: k+ [/ E; U. J/ S( I* S5 |" }
≤7.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10
3 `. J2 A9 A( m4 b+ z≤10.50 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
! b7 Z$ I9 ?2 \, v9 S邵氏硬度A808 G0 \# }2 I) h J- ]: e$ `5 K* q
≤3.50 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
! s5 u2 i5 N Q, x≤7.00 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15
7 s. r# C) e, c≤10.50 0.05 0.07 0.08 0.09 0.108 `( r. q' c: B3 G" _+ C" J
≤14.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
; ]+ G0 y% K; ~≤17.50 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04! t, z" R9 A, k/ q" i
邵氏硬度A900 n, a' f' b- @2 r% }
≤3.50 0.13 0.15 0.20 0.23 0.254 i6 f( [( n9 _# b2 |# I. l, Y
≤7.00 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
" \. p$ j8 n/ |# k6 ]5 u* d≤10.50 0.07 0.09 0.10 0.13 0.15+ ]& w' k |; U
≤14.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10
( p3 w: V; U. C- y≤17.50 0.04 0.05 0.07 0.08 0.09+ M+ a! z" M3 g$ J! ~# a
≤21.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08( V2 K! E2 L$ s4 F" l3 l" @$ m
≤35.00 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04
" k% Q$ s- y2 ^9 ?, R- T( J※ 当压力超过5MPa时，建议使用挡圈。9 O$ b9 H U* [6 Y, q
※ 对静密封应用场合，推荐配合为H7/g6。
6 ^4 |; W* o8 e/ h9 E% H , K' r6 C; D1 O4 [2 |% Y
4、预压缩量 f' `; H* S* @) Q$ X8 r! A
O形圈安装在沟槽里，为保证其密封性能，应预留一个初始压缩量。对于不同的应用场合，相对于截面直径W的预压缩量也不同。
2 g8 h6 ~! F+ ]: s 通常，在静密封中约为15%-30%，而在动密封中约为9%-25%。具体可参照下述图表选择。
- @1 i$ T0 b! L" n6 L 1 b }( e5 S+ u7 C* D9 _' y1 H
液压-气动-静密封
: U' T5 }5 F2 s& h4 Z' s" c9 A+ u预压缩允许范围 + P& U# n/ R* b' s
液压-动密封
3 n9 ?3 X/ H8 I' V3 V1 a0 i4 ]/ X预压缩允许范围
0 J9 t J2 X. h! h 6 r! x2 T) k* L+ D% j4 K
气动-动密封! A5 W$ Q/ v$ P$ |9 m1 w
预压缩允许范围 1 T6 j) z2 f- o
和材料有关的O形圈# v% \) p6 R$ F7 C$ ?/ F
圆周方向的压缩力& ^! D' K! E+ X" r, ]
5、拉伸与压缩" D% f" H) x. e% P7 W
将O形圈安装在沟槽内时，要受到拉伸或压缩。若拉伸和压缩的数值过大，将导致O形圈截面过度增大或减小，因为拉伸1%相应地
' o9 B9 z2 ]) k! S: D. S1 r使截面直径W减小约0.5%。对于孔用密封，O形圈最好处于拉伸状态，最大允许拉伸量为6%；对于轴用密封，O形圈最好延其周长方向受压缩，最大允许周长压缩量为3%。) @' d# q5 D; @5 U
6、O形圈用作旋转轴密封, a" K$ C5 B Q1 ]; d, b6 D) }
O形圈也可用作低速旋转运动及运行周期较短的旋转轴密封。当圆周速度低于0.5m/s时，O形圈选择可按正常设计标准；当圆周速度大于0.5m/s时，须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象，故选择密封圈使其内径比起被它密封的轴径约大2%，上述现象就可以避免。密封圈在沟槽中安装后，导致密封圈受到径向压缩，O形圈圈在沟漕中形成微量波纹状，从而改善了润滑条件。8 Q$ ~, U q* [ e8 \- O' v
7、安装压缩力
9 R% K: p& F5 E2 b" t- [6 P 安装时，压缩力跟初始压缩的程度和材料硬度有关，图示为每厘米密封周长上的单位压缩力和截面直径间的关系，用以估算安装O形圈时所需的总力大小。 |
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发表于 2009-11-20 09:23:46
