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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
& W! u2 h1 O7 t* \( d4 k% _( @: A2 ^; q一、概述8 E7 t1 f& p! \0 e9 T, r+ a
特点
' s9 {$ W/ }/ D5 i1 x+ J7 B 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。: K; u7 T' l/ @ j+ Z- w' a- v
标准. c* j! m* M. j# F
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 k$ k; q4 l; @1 q' z6 J; D9 I表1 O型圈标准一览表# x. g" W# F. M* Y
标准 O型圈截面直径W
G# m! h3 \8 _* t: G' S' b% n) ^
美国标准 AS 568
8 V( o* ?7 ~; k: q9 _( T; U英国标准 BS 1516 1.78 2.62 3.53 5.33 7.00 . H- f( {0 }3 ?/ v9 n6 u" Z. l9 b. i
日本标准 JIS B 2401 1.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4
- _% e6 S6 O) C, Q9 H1 Z/ z* W8 k国际标准 ISO 3601/1
' }2 A$ I* i4 r2 x$ _, E德国标准 DIN 3771/1
6 V+ D) W S) n( }& J: f+ Q% x中国标准 GB 3452.1 1.8 2.65 3.55 5.30 7.00
* L) g* M u2 u0 z3 u- S% S7 K优先的米制尺寸 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
6 \2 W$ w3 ]/ ]" c# M' ?/ V3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
4 o; g9 x0 d7 v8 U: b6.0 7.0 8.0 10.0 12.0 # E! Y$ K) w: n6 k! t
美国标准AS 568(900系列) 1.02 1.42 1.63 1.83 1.989 _: f) U/ m z
2.08 2.21 2.46 2.95 3.00
4 {" w& ?/ u4 I4 I& ~0 V密封机理
! E* a; D0 o1 Z* x$ p' b9 E 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。, Q/ R( P3 `5 h R! D2 R
$ s# O( [9 I0 E7 U, G4 I; C
性能参数
, M; i7 X8 [( v' F 静态密封 动态密封* ~/ O7 d1 E# q/ {0 b6 `7 w$ }
工作压力 无挡圈时,最高可达20MPa;
: y: z( m5 ]9 F$ L. l& ?# Z有挡圈时,最高可达40MPa;3 t7 j0 d4 b7 C0 R- s
用特殊挡圈时,最高可达200MPa。 无挡圈时,最高可达5MPa;
. I/ A6 a8 d& a m有挡圈时,较高压力。7 p# o0 I& I* u4 Y
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。
- V1 ?( u3 Z& ]8 S% c温度 一般场合:-30℃~+110℃;特殊橡胶:-60℃~+250℃;旋转场合:-30℃~+80℃3 d ^3 |/ B$ A/ U% e
介质 见《橡胶密封件原料特性表》。' V; A( n7 P& j }: W, v: G2 @, [
二、O形密封圈选择应考虑的因素/ N" e$ t, @: W3 e( c
1、工作介质和工作条件
& U* S+ Z' E H" H# e4 _+ g 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》。
) L- m. N: G" I2、密封形式
1 {1 |) M) K) l6 P 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。9 E+ M% E5 ]1 @- P% o
- r) n- x/ u! Q; \2 U
, g( _. M+ b$ b# E* D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%。- W' f3 i# n; Y& A
2 ?/ `% }( }" ~
三、影响密封性能的其它因素
4 F, \) r2 c5 l, [6 o K. n1、O形圈的硬度
' F7 X) m# @! Q% s' I 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。
/ ?6 I: Y0 i& z0 f' D Q2、挤出间隙
5 F3 p- W C3 K3 @3 X/ D. S: h 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。
4 l( T; E! G+ a, M1 ~5 G3 V3、压缩永久变形
, e6 I7 @0 W/ [$ c' I0 y1 d. B 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:9 p. X( o3 V. S
b0-b2
5 R' N1 K0 c& U. \+ r- xd=————-×100%
3 m) v/ y# Y, L! j b0-b1
/ a q& V' ~* @) W5 ?式中:b0-原始厚度(即截面直径W)
6 W8 I# U% X( o. }' Pb1-压缩状态下的厚度+ b B# `/ w# r* {* L ^. {! L
b2-释放后的厚度
% v2 k# A0 z, V/ ]3 i8 l j 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%。, z, K7 B! k* d9 N3 }+ ?: g
表2 最大允许挤出间隙gmax
1 C* @2 L& \8 k! g l2 \( ]. r压力
" J/ X3 s3 t" M" r1 ^& I s. V3 FMPa O形圈截面直径W + E+ F, `, A1 q, w2 c* N0 M
1.78 2.62 3.53 5.33 7.00, x& T# L# X2 A! B5 @
邵氏硬度A70
8 l; D# F' | S# B0 p0 G; h≤3.50 0.08 0.09 0.10 0.13 0.152 w. _$ R1 m" {" K/ j/ _
≤7.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10) C6 b' @6 p# I+ K
≤10.50 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08, j7 R( R; ^- Y+ P( V7 K9 g
邵氏硬度A80
% d4 P9 u# y1 y: }≤3.50 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
S! S0 q3 t u( J≤7.00 0.08 0.09 0.10 0.13 0.154 m! `$ m6 Z v7 C% ]" U" U
≤10.50 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10: G! ^9 l/ v* u4 k
≤14.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
3 \% k$ H) F- F# G, ]≤17.50 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04
3 P: t, N+ w4 M邵氏硬度A90
$ S+ d0 G* y( [/ e& }( w6 V≤3.50 0.13 0.15 0.20 0.23 0.25
$ X% z. w1 A( O, R/ E$ [. \3 t≤7.00 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
3 n* H. h4 {1 ^2 L≤10.50 0.07 0.09 0.10 0.13 0.15
8 @" Z; k6 `, c' Y# f! k≤14.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10% _% @7 y# v& ?4 U
≤17.50 0.04 0.05 0.07 0.08 0.09" D9 d. o i: U. S
≤21.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08
8 q4 |. }0 q' Z( k2 e; H; _≤35.00 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04
: n3 _) |4 u+ B2 R0 h※ 当压力超过5MPa时,建议使用挡圈。
9 Q9 `, ~( \/ a9 B! U: i6 [※ 对静密封应用场合,推荐配合为H7/g6。9 n0 f' G% [0 N# Y7 I
' c7 L5 h0 Q& n! g3 F) z
4、预压缩量
1 n- c9 D% X! J% v* T/ H 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。
; A- i* v L2 N: K 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。
3 o2 W# ~: I6 H; r) ?! w # Y& x4 q5 T0 B! n9 u8 @" v
液压-气动-静密封! H, w- ^9 A* c. n
预压缩允许范围
8 {0 V' u" Q& R) p5 L) e% l液压-动密封
4 `6 p( @# U G8 [4 z1 q/ a预压缩允许范围
* K7 s& {4 L! A. L j
3 u. `8 N' O0 n6 u0 G, o气动-动密封! d2 x4 W- ?. M% ?) M
预压缩允许范围
7 ~; N! X, J: \+ N* g- h和材料有关的O形圈
; x: [; d' C- G' p# j0 {圆周方向的压缩力
N$ b# ?. U2 G# z! k5、拉伸与压缩
+ `9 \! ?: Z* N: a8 y( C) ~/ n x 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4 ?. @/ P0 d& n" [( Y! Z4 m& _
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%。
+ O* {+ E& \5 k2 b6 b# W* {. Q6、O形圈用作旋转轴密封
% J+ T: ]( \1 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。
$ Q* _1 R5 a- r2 g" S* `8 q- o' h7、安装压缩力
! C! Z# z3 g2 z) ?% L 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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