密封圈的設(shè)計(jì)

1、 防塵圈的設(shè)計(jì)防塵圈的設(shè)計(jì) 等高等高Y形圈的設(shè)計(jì)形圈的設(shè)計(jì) 不等高不等高Y形圈的設(shè)計(jì)形圈的設(shè)計(jì) V形圈的設(shè)計(jì)形圈的設(shè)計(jì) 蕾形圈、鼓形圈的設(shè)計(jì)蕾形圈、鼓形圈的設(shè)計(jì) 斯特封、格萊圈的設(shè)計(jì)斯特封、格萊圈的設(shè)計(jì) 防塵圈的設(shè)計(jì) 防塵圈的跟部尺寸寬度S 防塵圈唇口過盈 產(chǎn)品高度 公稱斷面w457.510 跟部斷面s3.54.36.58.7 過盈量0.811.251.5 20%20.00%16.67%15.00% 產(chǎn)品高度8101418 密封的分類密封的分類 動(dòng)密封動(dòng)密封 往復(fù)密封往復(fù)密封 旋轉(zhuǎn)密封旋轉(zhuǎn)密封 靜密封靜密封 O形圈、方形圈、組合墊片、金屬墊片形圈、方形圈、組合墊片、金屬墊片 迫緊密封迫緊密封(

2、擠壓形密封擠壓形密封) O形圈、鼓形圈、蕾形圈、山形圈、形圈、鼓形圈、蕾形圈、山形圈、D形圈、組合密封形圈、組合密封 唇形密封唇形密封 Y形圈、形圈、V形圈形圈 旋轉(zhuǎn)油封旋轉(zhuǎn)油封 有骨架、無骨架油封，有簧、無簧油封，單唇、雙唇油封有骨架、無骨架油封，有簧、無簧油封，單唇、雙唇油封 機(jī)械密封機(jī)械密封 For application where no leakage is allowed, a contact sealing element is used. 實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)不允許有實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)不允許有 泄漏發(fā)生時(shí)，那么就必須泄漏發(fā)生時(shí)，那么就必須 應(yīng)用一個(gè)密封系統(tǒng)。應(yīng)用一個(gè)密封系統(tǒng)。 1 Uni

3、nstalled O-Ring / O型圈安裝前型圈安裝前 2 O-Ring installed / O型圈安裝后型圈安裝后 3 Installed O-Ring with pressure / O型圈安裝后受力狀況型圈安裝后受力狀況 As a result of contacting loads, the elastic seal is pressed against the sealing surface / 密封件因受力密封件因受力 而貼緊密封表面，從而起到密封的效果而貼緊密封表面，從而起到密封的效果 Profile under pressure loading / 承受壓力狀態(tài)承受壓力

4、狀態(tài) (Radial stress distribution) 徑向壓力分配情況 Medium under pressure / 受壓受壓 介質(zhì)介質(zhì) Primary lip / 主密封唇主密封唇 EXAMPLE/ 舉舉 例例: R&D / 研研 發(fā)發(fā) Finite Elements Analysis 有有 限限 元元 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 分分 析析 Y Seal is the same sealing process as O-Ring / Y型型圈的圈的 密封原理與密封原理與O型圈相同型圈相同 Contact stress determined with FEA / Y型型圈的內(nèi)部壓力分圈的內(nèi)部壓力

5、分 布情況布情況 Zero leakage can only be done at ideal situation / 零泄零泄 漏只可在理想狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)漏只可在理想狀態(tài)下實(shí)現(xiàn) 臨界油膜厚度h0= 8v 0.5 9 dp/dx max 靜密封的密封機(jī)理 靜密封是依靠封閉結(jié)合面間的間隙以實(shí)現(xiàn)密封作用，不需要考慮摩擦 與磨損。密封表面的泄漏是由密封圈的材料性質(zhì)、配合表面的加工精 度、粗糙度和壓緊程度決定的。使用橡膠和軟金屬等類材料，用較小 的壓緊力就可以完全壓緊，從而阻止流體的泄漏；對(duì)于較硬的金屬墊 圈，有時(shí)使用較大的壓緊力不能完全壓緊，以致密封性差，但如降低 表面粗糙度，增加表面真實(shí)接觸面積，用較

6、小的壓緊力也可以改善密 封性能。 為使密封圈在流體壓力作用下保持密封，通常在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定極限密封 比壓值，此極限密封比壓是指密封圈在流體壓力作用下仍能保持密封 可靠性時(shí)的比壓。考慮到密封力與內(nèi)壓力之間的定性關(guān)系(局部非線 性)，實(shí)際使用時(shí)應(yīng)該使初始密封力達(dá)到與極限比壓相當(dāng)?shù)臉O限比壓以 上，使用時(shí)才較為安全。 3、密封機(jī)理 動(dòng)密封的密封機(jī)理 動(dòng)密封不能單純依靠封閉結(jié)合面間的間隙來實(shí)現(xiàn)密封，因?yàn)榻Y(jié)合 面間的間隙密封得愈緊密，對(duì)偶表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力就愈 大，導(dǎo)致結(jié)合面發(fā)熱，影響潤滑油膜的形成，使密封很快失效。 因此，對(duì)動(dòng)密封作用機(jī)理的研究，集中在結(jié)合面間形成與保持潤 滑油膜的機(jī)理方面，這樣既可保

7、持密封，又不致于有過大的摩擦 力。 常用密封件介紹 1. O型圈 2. O型圈密封機(jī)理 O形圈是一種典型的具有自密封作用得壓縮型密封件，主要作壓縮密封使用。O形圈安裝在溝槽和 被密封面之間，有一定的壓縮量，由此產(chǎn)生的反彈力給予被密封的光滑表面和溝槽底面以初始的壓縮 應(yīng)力，從而起預(yù)密封作用(若O形圈無壓縮量，O形圈不與被密封面和溝槽底面緊密接觸，流體就可能 浸潤O形圈截面周邊而喪失任何密封作用)。當(dāng)有內(nèi)壓作用時(shí)，O形圈被推向溝槽另一側(cè)而擠壓成D形 ，并把壓力傳遞給接觸面。內(nèi)壓力越大，O形圈變形就越大，從而傳遞給接觸面的壓力就越大，密封 作用也越大。這種由流體壓力自動(dòng)增強(qiáng)密封效果的作用，叫做自密封

8、作用。 O型圈如果壓縮量太小，初始接觸壓力很小，最大接觸壓力也不會(huì)太大，則密封安全系數(shù)就很??； 如壓縮量過大，則O型圈可能加大壓縮應(yīng)力松弛作用和永久變形量，反而影響O型圈的使用壽命，將 導(dǎo)致早期喪失彈性造成泄漏而失效。另外，對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)來說，壓縮量越大，摩擦力就越大，功率的損 失和密封面的磨損就越大。因此，各種密封方式選用合適得壓縮量至關(guān)重要。 3. 壓縮量計(jì)算 對(duì)氣動(dòng)動(dòng)密封壓縮量415%，一般驗(yàn)算以9%計(jì)； 對(duì)液壓動(dòng)密封壓縮量717%，一般驗(yàn)算以13%計(jì)； 對(duì)靜密封壓縮量1120%，一般驗(yàn)算以15%計(jì)。 常用密封件介紹常用密封件介紹 4. O 形圈標(biāo)準(zhǔn) O 形圈目前有 45、180兩種分模面。

9、一般來講，45分模面主要用于動(dòng)密封，180用 于靜密封，PARKER 不分。 在實(shí)際應(yīng)用中常見標(biāo)準(zhǔn)及斷面尺寸 標(biāo) 準(zhǔn) 號(hào) 截 面 規(guī) 格 備 注 GB1235-76 1.9、2.4、3.1、3.5、5.7、8.6 標(biāo)注外徑 GB3452.1-82(92) 1.8、2.65、3.55、5.3、7.0 標(biāo)注內(nèi)徑 AS568A、Parker2-系列 1.78、2.62、3.53、5.33、6.99 標(biāo)注內(nèi)徑 JIS B2401、Parker P、G 系列 1.9、2.4、3.5、5.7、8.4 標(biāo)注內(nèi)徑 5. O 形圈密封利弊 1) 結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、價(jià)格低廉； 2) 用于動(dòng)密封時(shí)安定性差； 3)

10、 起動(dòng)摩擦力大，有粘滯現(xiàn)象； 用于旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于焦耳效應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)軸摩擦和磨損非常劇烈。 2. 唇形密封 唇形密封圈是指將密封圈的受壓面制成唇形并具有壓力強(qiáng) 化密封作用的一類密封圈。結(jié)構(gòu)形式有V、U、Y、L、J形 及各種特殊形狀。在材料上主要是橡膠、夾布橡膠、皮革、 聚四氟乙烯及金屬。唇形密封圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封， 其中有些類型也可以用于低速旋轉(zhuǎn)密封或靜密封。 2.2密封機(jī)理 橡膠唇形密封圈的密封原理是依靠裝填在密封腔體中的預(yù) 緊力，以其唇邊緊貼密封腔體表面，阻塞泄漏通道而獲得 密封效果。在介質(zhì)壓力作用時(shí)，唇邊進(jìn)一步貼緊密封腔體 表面從而增強(qiáng)阻塞泄漏通道的密封效果。 唇形密封圈具有比擠壓型密封更顯著

11、的自密封作用。 2.1壓縮量計(jì)算(略) 2.2 唇形密封標(biāo)準(zhǔn)(參見樣本) 2.3 唇形密封利弊 1)優(yōu)良的自密封作用，無論用于低壓或高壓，起密封 效率都很高；而且對(duì)磨損有一定的補(bǔ)償作用，不致過 快的泄漏； 2)良好的形狀穩(wěn)定性和較低的摩擦阻力，在往復(fù)運(yùn)動(dòng) 中不易造成扭轉(zhuǎn)損害； 3)在液壓系統(tǒng)中具有控制流體薄膜的特殊性質(zhì)、潤滑 性良好； 4)適合做大直徑的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封件； 5)采用橡膠/塑料(尼龍、聚甲醛、聚四氟乙烯等)復(fù)合 結(jié)構(gòu)，可使這類密封圈具有很寬的耐壓范圍和較長的 工作壽命。 常見的密封圈損壞形式常見的密封圈損壞形式 Ra0.11.6m 密密封封件件的的基基本本要要求求 通過對(duì)密封機(jī)理的

12、分析，可以得出對(duì)密封件材料的基本要求： 1) 耐壓性(抗擠出性)； 2) 耐磨性； 3) 耐溫性； 4) 高彈性(自封性、隨動(dòng)性)； 5) 低摩擦； 6) 耐介質(zhì)性； 耐壓性 密封件主要是依靠封閉結(jié)合面間的間隙以實(shí)現(xiàn)密封作用，不可避免地承受著密封壓力 對(duì)其向間隙擠出的作用，其抵抗擠出的能力取決于材料本身的強(qiáng)度。其解決途徑有 4 種： 1) 減小密封間隙 2) 提高材料強(qiáng)度，如聚氨酯對(duì)丁腈橡膠； 3) 加裝擋圈； 4) 采用合理的幾何形狀 耐磨性 密封圈是通過于密封表面的緊密配合，利用密封唇的犁削作用將油膜拭下而實(shí)現(xiàn)密封 的，改善密封件耐磨性的方法如下： 1) 提高材料強(qiáng)度； 2) 設(shè)計(jì)合適的唇口形式，控制唇口接觸寬度； 3) 改善密封表面的加工質(zhì)量：合理的粗糙度范圍(粗糙度大于 Ra1.6m 時(shí)，摩擦系 數(shù)很大，粗糙度小于 Ra0.1m 時(shí)，難以保持潤滑油膜，摩擦系數(shù)反而增大)、合 理的加工方式； 隨動(dòng)性 隨動(dòng)性主要表現(xiàn)在動(dòng)密封的過程中，由于存在加工及受力作用等因素的影響，密封表 面的移動(dòng)軌跡會(huì)呈現(xiàn)非直線性， 其密封間隙會(huì)忽大忽小， 若密封件不能隨機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑挘?將會(huì)造成泄漏。密封件的隨動(dòng)性可以依靠其本身的彈性來實(shí)現(xiàn)，但也可通過采用合理的截 面形狀來改善其跟隨性 其他參見材料部分 小小結(jié)結(jié) 解決機(jī)械產(chǎn)品泄漏的基本方法有以下5種： 1) 減小密封部位內(nèi)外壓