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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
/ {$ X: H# Z; k' e3 z一、概述
; P% b; ]; M l; e$ V3 l特点5 o/ j7 M5 d Q/ L0 |+ ^- q7 s
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 n% p1 d. W2 H; I3 @5 p! H; t6 e+ q标准$ l$ x8 j9 M2 u; `+ R# a
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。
% }5 H& W ?* E/ Q- U. l) Q5 q表1 O型圈标准一览表
0 P8 Z: M2 R( n7 [- D1 ~& m) K: ~标准 O型圈截面直径W 5 u; h8 J! `( S& N6 l
4 h$ p* Q; s3 W) U5 X美国标准 AS 568- P. Y7 l3 H( I3 k# Z" ]" K
英国标准 BS 1516 1.78 2.62 3.53 5.33 7.00 $ r1 K: l6 _7 r7 H" O1 V7 j
日本标准 JIS B 2401 1.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4
& Q% {5 R G) H国际标准 ISO 3601/1
1 {. ~3 D$ j% L德国标准 DIN 3771/1
6 o9 A l. G y6 s中国标准 GB 3452.1 1.8 2.65 3.55 5.30 7.00 5 i# r2 S/ p' z$ u" D
优先的米制尺寸 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0* k3 Q |" W+ k
3.5 4.0 4.5 5.0 5.58 {8 B& H4 F( v B S. ~9 l
6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 5 @# w+ B: E' D0 z7 F
美国标准AS 568(900系列) 1.02 1.42 1.63 1.83 1.98
1 t j5 }0 U" V! v2.08 2.21 2.46 2.95 3.00
& C' y Q/ |9 q- u/ a密封机理6 q; n" @4 \% U) d; w8 Z, _5 P7 Z
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。, c# ?; Z! G) z8 m: q
9 H/ F5 c5 W% X- l性能参数 # ~- t! j* U5 p7 d2 E6 B# a
静态密封 动态密封$ P5 |! s1 g! T( g8 s2 P! U6 G
工作压力 无挡圈时,最高可达20MPa;) j) e0 N2 y; U$ y
有挡圈时,最高可达40MPa;
. J. i" Z' f9 J( |" c用特殊挡圈时,最高可达200MPa。 无挡圈时,最高可达5MPa;
3 e) X! v# @4 K有挡圈时,较高压力。 L# I v0 l* z1 F, b+ b" J) H4 H
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。
) D7 g4 y5 k4 E& O温度 一般场合:-30℃~+110℃;特殊橡胶:-60℃~+250℃;旋转场合:-30℃~+80℃
M0 S" _0 G/ j( T0 E. O% {+ t介质 见《橡胶密封件原料特性表》。* o! l6 z" D% Y3 d+ S
二、O形密封圈选择应考虑的因素9 W* p4 e& I! Q( W# z& o
1、工作介质和工作条件
* N* C/ C$ g3 W+ o" S: t3 ~ 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》。' p* x9 m$ E" J; I
2、密封形式
, D/ G4 Q1 J$ G$ k5 J+ B4 H; n 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。
: {; b B/ Q/ l$ o% A% n% B) u3 T5 r3 q1 c; ]
. M7 Z/ |" L( {4 a+ K2 z J
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%。
; \" V! I9 N; _. w2 R" a
( I: ~. z% a9 n" U三、影响密封性能的其它因素+ L8 ~; l$ \1 E' `
1、O形圈的硬度
/ ]+ ~8 r; n- x* Z% t 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 N1 f. {8 k; o2 k& r5 w/ Q8 z) @3 b
2、挤出间隙
/ l2 v! `. _2 q; Y 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。; s; J5 S6 {6 j, W3 ~- n
3、压缩永久变形
9 E0 p; ~9 \8 J- u; O8 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:
5 |/ w$ F; L, C3 J3 G b0-b2
: h8 D; J. k. {; ]9 ]) Q2 t/ Hd=————-×100%
$ M* v$ u8 E1 D7 V% m0 e' C R. C b0-b1; S' X7 ?/ s; V [
式中:b0-原始厚度(即截面直径W)
6 n* ^+ _, d* D: m* eb1-压缩状态下的厚度8 X u# U9 x: [0 }: }/ q
b2-释放后的厚度/ E" Y# s7 k8 }& X" p. b7 o+ M
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%。; s$ f5 ?# Z7 b- n. ?( N
表2 最大允许挤出间隙gmax$ B. K0 O+ c! k( G8 P n
压力
0 n$ L m" T$ K8 R- O- JMPa O形圈截面直径W # B' S8 O: H3 C9 Z$ y
1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
3 [( b6 a& V9 X+ d. F6 s4 g8 Y+ _邵氏硬度A70
+ j9 q# d/ F9 U( f! C6 h≤3.50 0.08 0.09 0.10 0.13 0.157 X; s* f$ P4 Z2 L# P, l, G
≤7.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10" m9 M8 }$ s# ~3 {# m. L( d' l
≤10.50 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08' H8 k0 z( v. ]3 Z" }% s
邵氏硬度A80$ G7 q2 S5 K3 U% m) G
≤3.50 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20. A1 |) \( _; D* E) Y* t
≤7.00 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15
& O" j% H. ~% w( Y) S. n/ `( N" k≤10.50 0.05 0.07 0.08 0.09 0.109 d) e6 z4 d) E1 k0 y- {$ H
≤14.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
1 w3 R4 y( d8 _0 k: k# ]≤17.50 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04
6 Z( ]: f9 D5 T! j7 V( A邵氏硬度A90* ^ }0 t$ X$ H9 X' Q0 T7 l$ g; j
≤3.50 0.13 0.15 0.20 0.23 0.25" J$ [* V7 F% a1 K: f$ W
≤7.00 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
, ]3 `0 d6 D6 Z≤10.50 0.07 0.09 0.10 0.13 0.15
! A3 v2 x+ V9 F0 l& S≤14.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10, K- f! |* e* |( n) m) U& _
≤17.50 0.04 0.05 0.07 0.08 0.09* i6 @! e/ d+ j) ]1 _
≤21.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
" K$ Z" ^* R! @! X; B/ S I4 o2 j≤35.00 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04
* _- ]/ Z4 F8 F※ 当压力超过5MPa时,建议使用挡圈。* X3 c; a2 Y) I0 L! b! x
※ 对静密封应用场合,推荐配合为H7/g6。
9 s( L. P$ O$ D4 n
; Z, {9 i. ^- a& A. c4、预压缩量' z, m2 X* Z. T0 D4 [0 S9 @
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。
& Q, e! w6 h1 Q% b0 {) l 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。
. p. i( c* X/ m6 J5 q+ w
& w$ K2 @" }4 A% U液压-气动-静密封9 ~% Q6 I6 I) y1 N5 ]+ |
预压缩允许范围
* M" \+ r6 U- [3 r0 S: S液压-动密封. R' z* G+ H; @: E0 v
预压缩允许范围 9 I, o/ W8 [5 d# Z1 g" j
, a+ K. p, [. |- l. b4 U* N: d0 d气动-动密封
6 U0 p# D2 P0 h5 ~! H预压缩允许范围 ; r3 p% g* J2 m
和材料有关的O形圈
" L$ m/ ?* b, u+ a$ }圆周方向的压缩力5 Q1 C. o2 x$ Q! r9 |9 X
5、拉伸与压缩
6 C: q" S; A, X. w* F9 y9 b" E 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
. m3 C: A& L1 p: }/ z, P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%。
) N9 ?( O. t V! M& {6、O形圈用作旋转轴密封+ M. O0 f% k _6 g1 f& J
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。( x# a$ U. W- B- J) @
7、安装压缩力
" m2 v/ e% y6 u) R 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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