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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
6 Z: _( I0 X& g+ M/ J. X一、概述) _. {2 P& ]/ M; t3 u
特点) ?& @7 g# U/ k) t# Q
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。
* a, A1 r& }: }3 [0 z; w; T标准
& t: S& O1 ^. H( h 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。$ H3 s- D8 P( U2 z% W
表1 O型圈标准一览表
# V! G/ d$ X7 ?# x. j' K3 ^标准 O型圈截面直径W
- n" L1 I. r0 q( s) t# ~7 l5 D( X5 z. e" ?& o! U
美国标准 AS 568# i1 m0 u- H) Y1 }$ J
英国标准 BS 1516 1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
# P* ~4 i! A% A/ W0 n日本标准 JIS B 2401 1.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4 $ g+ [/ i. c5 {, ]
国际标准 ISO 3601/1
* R/ t* P2 D3 c德国标准 DIN 3771/1. V+ W' e6 j3 p
中国标准 GB 3452.1 1.8 2.65 3.55 5.30 7.00
' Q; h& _* j* r! H& b: ~ o优先的米制尺寸 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0. @) e2 W b) T, p
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
) {* Z5 H, A; _# O, Q6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 2 ~# a& o5 W9 l( V$ T
美国标准AS 568(900系列) 1.02 1.42 1.63 1.83 1.981 H r1 I( v8 u1 ?1 n
2.08 2.21 2.46 2.95 3.00
5 x& V" r; y0 L* y5 q密封机理; C( X2 G) a9 d8 F9 q
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。
1 [* o- `6 [" d' I
: n( f' O4 }+ h0 G性能参数
; B1 [8 {4 c1 R | 静态密封 动态密封9 ]% j9 m. g0 B% |1 i
工作压力 无挡圈时,最高可达20MPa;! ^: Y3 s7 ]$ k1 v q0 E
有挡圈时,最高可达40MPa;
5 p1 @" s$ Z- D* s* o用特殊挡圈时,最高可达200MPa。 无挡圈时,最高可达5MPa;
6 i/ m7 @( g9 g有挡圈时,较高压力。) m! h4 r+ s/ x
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。
8 R2 t( B* a- Z3 D2 b; w温度 一般场合:-30℃~+110℃;特殊橡胶:-60℃~+250℃;旋转场合:-30℃~+80℃
4 g. o) S7 X+ ^) D! g介质 见《橡胶密封件原料特性表》。
9 g, E! O/ v- Y9 h, T二、O形密封圈选择应考虑的因素
( |1 l% f6 q; `4 p2 }# x% V: M7 P1、工作介质和工作条件 l8 W. v$ B4 R7 F
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》。- K% B: k1 R' X; [5 F9 W
2、密封形式' T5 A: U) ^9 B& x
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。
& k2 d, E4 K) p: t! D8 ]1 p" Z0 A! D0 O& o: c
9 V. c) I, K5 K d$ v; O- j: o C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%。1 ~1 \$ z. O* |7 ]% ~- X
& n$ z# k: O* J) w L: e' O! a三、影响密封性能的其它因素/ j$ G: ?+ i8 ~
1、O形圈的硬度1 B( S6 l5 T2 z* R9 C' M2 x6 y' S0 @
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。
8 L5 D3 a) P* ?& k1 B6 u2、挤出间隙
0 j: o: G" v% { y# e0 o3 e; t# S 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。
! z3 h) `6 d( D7 X9 M3、压缩永久变形: t, W* F2 K4 b* D4 E3 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:- w3 `5 k# h+ W: \) y: q
b0-b2, s+ ~& d% A4 I
d=————-×100%' @$ i9 i5 |) s( @9 b# U
b0-b1
; d* s3 B6 i; J; D( v% x6 |式中:b0-原始厚度(即截面直径W)
1 K3 B3 ?, w! @ v- a0 Q0 vb1-压缩状态下的厚度
" J1 C+ y3 Z" m2 x b2-释放后的厚度
4 o% J4 U2 p8 u- R' l [ 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%。* {- f8 T9 i d: I. d: d2 R
表2 最大允许挤出间隙gmax4 h4 m" H% Q o( {5 K" g% C
压力/ s U \6 m T. e9 t
MPa O形圈截面直径W & W" S" |6 `' w @8 J4 z1 c4 R
1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
2 w5 Y' @- ?( H5 [邵氏硬度A70
0 k0 N [. @' s: X≤3.50 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15
F0 I+ p* w& r& D% r3 P≤7.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10
9 B7 }# H6 T8 M7 Z z≤10.50 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08( h/ Q; P5 P m3 f/ x$ [
邵氏硬度A80, c5 K0 ~( W" g5 P
≤3.50 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
, w6 D) o3 \3 {- R. U$ |≤7.00 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15
& T+ {1 ~7 f8 P" |/ H; \≤10.50 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10( I9 [7 n' ?/ W! U4 u
≤14.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
9 K j R) R! [3 k9 o≤17.50 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04
8 Q3 M: e: ?- e" g/ E3 ~) y邵氏硬度A909 @- j$ t8 h' S! |5 T
≤3.50 0.13 0.15 0.20 0.23 0.258 o% o4 h* R, H! N; q; ^$ X, `' Z
≤7.00 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
, I3 y4 L; A# J/ C: b; `1 N≤10.50 0.07 0.09 0.10 0.13 0.150 L: E9 {! H% ]8 g0 \+ K
≤14.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10
: U* \7 \6 G& w5 e: F3 t≤17.50 0.04 0.05 0.07 0.08 0.090 c! |0 w: @' _. p. F& i
≤21.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
8 }# n- r# ?: i1 U4 o+ G& t9 n# \+ g≤35.00 0.02 0.03 0.03 0.04 0.043 W0 M' P7 t$ \/ x# C
※ 当压力超过5MPa时,建议使用挡圈。2 p/ D `' {. [# J) i$ N5 K" N7 ~
※ 对静密封应用场合,推荐配合为H7/g6。
7 F) R" L: o {) l& s& S( m# V 7 A: j3 Y+ i. P' s! Q' D, k1 C
4、预压缩量
! }" {7 Q2 G5 M! V# u5 {8 o. f 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。
' K, k5 x5 w( q% a2 G. ? 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 z3 D8 u- z+ p# T/ k- a1 E ) G5 j4 k& O. Z
液压-气动-静密封6 t: L& n1 N! a% d
预压缩允许范围
/ c2 Y3 N2 H; P液压-动密封
) i. L% {* M8 ^1 n/ y: v# |% ]预压缩允许范围 8 v) j! \; v4 }) P# @ i- `
1 N) R+ U& D z/ x9 {, P
气动-动密封
& d1 B5 ]1 n1 J( _3 Z' `" V2 k% O1 J预压缩允许范围 . x! P& j- J# r1 M0 X
和材料有关的O形圈
% O5 A4 P+ q" o圆周方向的压缩力1 K" N2 r( Q4 `' R4 n
5、拉伸与压缩! ~. \8 c9 k0 p; Y/ n
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
1 r+ p" P) S/ I5 E; A5 u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%。
( O5 M# p- n0 T5 X6、O形圈用作旋转轴密封0 l# m+ C+ ]( a: D& O7 L) S
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。
, J2 I# J9 N) f4 y, \3 p, {" U% F7、安装压缩力
$ ~7 ]$ B" D7 y+ s5 y: y/ Z s' \ 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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