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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
7 @2 i& k, Z+ E; n, o( j4 d: k一、概述
8 z# [3 y8 J s: |+ \+ E* n$ y8 {特点
- o4 C& W* c& a& W 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。& Q) U) J# \6 m
标准
U8 P1 ]' u" W4 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。
% g+ @0 p1 @$ t9 V表1 O型圈标准一览表
$ q- i# p% Z6 f9 A: K. z9 }" R标准 O型圈截面直径W
5 z4 C) |* D. P' A2 r& \
8 z F$ X+ a; i" k$ r+ ^7 o0 f% N美国标准 AS 568! D3 O8 S# c3 F3 q: U4 _3 P
英国标准 BS 1516 1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
. r+ \. M. @; `8 y4 B. i日本标准 JIS B 2401 1.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4 6 R* u' Y( M& A2 i
国际标准 ISO 3601/1
6 V f; z7 k1 Z4 f6 n$ m- j德国标准 DIN 3771/1( y h/ \5 ^6 U
中国标准 GB 3452.1 1.8 2.65 3.55 5.30 7.00 Z! ^7 w' N+ i) m$ N
优先的米制尺寸 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
# P" w! }6 T' f. L$ J4 Z5 i, K3.5 4.0 4.5 5.0 5.5( e+ g" \ h' ] c1 s5 e1 {
6.0 7.0 8.0 10.0 12.0
1 l5 R* C# y9 s2 V+ B1 }9 R. s& R美国标准AS 568（900系列） 1.02 1.42 1.63 1.83 1.98
' w9 u# \/ q) O2.08 2.21 2.46 2.95 3.00 5 c. i; {8 k" t2 N+ [( q& F
密封机理& y. e1 g: {/ r& b9 y
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。
# o& J7 b& Z+ U ( V1 ?" u; c4 @+ ?+ j: d$ C6 S
性能参数
/ L. r/ b" M" o: F+ f; u2 x 静态密封 动态密封
% T3 k2 x: v" v! A1 D. y5 c+ w工作压力 无挡圈时，最高可达20MPa；) p6 X7 k0 }7 y5 D' b5 w
有挡圈时，最高可达40MPa；
# x* O; x' |( b0 d t用特殊挡圈时，最高可达200MPa。 无挡圈时，最高可达5MPa；2 ^4 k* j) R4 e/ ^4 D
有挡圈时，较高压力。
. W, C* k: A. Z8 ]% o( I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。
* H% h y7 F7 @# O' r温度 一般场合：-30℃～+110℃；特殊橡胶：-60℃～+250℃；旋转场合：-30℃～+80℃
1 T1 J0 S0 a i4 \9 i" m$ Y介质 见《橡胶密封件原料特性表》。8 N0 X- I# s2 l) A! j
二、O形密封圈选择应考虑的因素$ \' h& j3 W0 e. N: {% l j! C! Y
1、工作介质和工作条件- @6 C4 q. j. K5 c
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》。- _* ^5 ~& }& U
2、密封形式
0 n* ~- U* h1 k# k% e: i+ V 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。
& ]1 ^" v" y) y# m7 Z9 K f# K. C8 y& q& B- ?: Z
) D3 Q- [) b5 @+ r
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%。4 \2 f; w7 c( E6 F
; I6 ]6 `9 `# S6 m% Q" b- P; M
三、影响密封性能的其它因素
! H4 P' |" c0 S1 D' Q. m: A6 B1、O形圈的硬度; E/ A) P/ Y$ f. E
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。
2 k, t$ _4 C3 ]$ j+ s. j. m D* P2、挤出间隙
% l! s" t) Z7 ~ 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。
% G" L- w/ R9 s3、压缩永久变形
/ h7 z$ i0 C; p+ S9 s& e4 J 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：
# v5 K# Z4 w/ ?$ G+ H b0-b2
: C; o; D2 h: Y& S# M+ jd=————-×100%
5 k ^2 @6 M" u7 Z b0-b1# V5 i) |) n) V: w
式中：b0-原始厚度（即截面直径W）
) q8 ^! d, t( q2 Z8 a% r6 p7 `b1-压缩状态下的厚度0 ?( S' a+ }* p) s
b2-释放后的厚度
t' P3 t9 q/ R8 K# A% d" V& a 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%。$ {- c2 `2 s+ n- n i
表2 最大允许挤出间隙gmax
" i: K9 ]2 r/ G, }压力
9 t/ Q4 I6 q4 L' D+ VMPa O形圈截面直径W + j# z: g; N2 \; Y) ~+ E
1.78 2.62 3.53 5.33 7.003 s, Q# s( e" K& a2 s: R
邵氏硬度A70
0 j5 [' P# R- b8 n' P3 _≤3.50 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15
" _/ ?( n$ R9 C! n2 v≤7.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10
6 E9 `1 ?$ @. `% `# g≤10.50 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08/ H( r2 q# @/ k8 y7 c, Z
邵氏硬度A80
- j& C C% P( l! A4 n≤3.50 0.10 0.13 0.15 0.18 0.20
: H2 v0 Q4 Q+ |" y2 r≤7.00 0.08 0.09 0.10 0.13 0.15
! U/ [3 Q1 {5 l# D+ C; f% m≤10.50 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10
3 I1 }' a3 l# ]8 \" M1 I≤14.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08$ {& G. V. O5 s# b2 ~6 x; h
≤17.50 0.02 0.02 0.03 0.03 0.04
0 F' l( ~( ?& E/ M( U- e* J3 g* p8 o9 x邵氏硬度A90; U# K: {: D. z
≤3.50 0.13 0.15 0.20 0.23 0.25
( [. W z' a+ x" D≤7.00 0.10 0.13 0.15 0.18 0.202 ?6 h3 } R& m- E4 W& B
≤10.50 0.07 0.09 0.10 0.13 0.15" K$ [5 O* d. g/ G5 k( n( ?
≤14.00 0.05 0.07 0.08 0.09 0.10( w& h+ Q+ e, [) [: R) P* P
≤17.50 0.04 0.05 0.07 0.08 0.09
( d: G [+ I- H/ q9 S; v≤21.00 0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 k7 ]* K0 ?" e- V/ M. d) O
≤35.00 0.02 0.03 0.03 0.04 0.04* ?# s# @/ ]/ y
※ 当压力超过5MPa时，建议使用挡圈。3 s1 M7 Q$ y4 \! h; k& I) I
※ 对静密封应用场合，推荐配合为H7/g6。
/ k4 J7 e9 L& e- E) D4 X. M7 C ( S' B4 I9 j( [2 [
4、预压缩量& i- w) i7 J% ?( Z, N
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 k2 `' z- n a, m
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。
. n# g5 n2 ?. `2 H" {: Z
4 L: i& ^/ e% Q液压-气动-静密封& {5 L+ W) i- O6 E0 [3 T, S
预压缩允许范围 2 P8 b5 N3 d1 G* S- K0 a% P
液压-动密封
9 e6 g/ r$ J" T! [' r4 C预压缩允许范围
3 [+ j2 r1 [0 |) A$ b2 ]7 b" d 9 m$ a$ ]' V2 Y4 [: [' B/ ^
气动-动密封9 M" Y8 ` |; j
预压缩允许范围
' O* g. G2 B3 ^( g- l/ \和材料有关的O形圈6 ~! D9 `* o P8 T" t) y w& e
圆周方向的压缩力1 T8 T9 l4 H& A' I+ b
5、拉伸与压缩
9 W! P9 z; L; W r2 E$ ^, t 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0 I; k. i% @ S) n: W+ x- }' `
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%。
{( U/ o* H O8 b9 d% V6、O形圈用作旋转轴密封
; T5 J1 p. M/ `' [( y+ K 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。
' K, ^; F# M$ m/ O7、安装压缩力
/ C' T; m# u* c! L8 {6 r8 k 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
