橡膠圈的直徑計(jì)算

1、精心整理橡膠圈的直徑計(jì)算(由自GB53268-97)do=e/(KR0.5(1- P )d0橡膠圈的截面直徑(mm)e接口環(huán)向間隙(mm)玻璃鋼管取1.52 mmP 壓縮率，玻璃鋼管35%- 40%D=Kr*DwDr安裝前橡膠圈環(huán)向內(nèi)徑(mm)Kr環(huán)徑系數(shù)，玻璃鋼管取0.880.92Dw-插口槽外徑(mm)以下計(jì)算由自橡膠密封手冊和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊膠圈壓縮率計(jì)算D0橡膠圈壓縮前的直徑，mmH橡膠圈壓縮后的高度，mm壓縮率 W=(D-H)/D 0, mm變形寬度的計(jì)算 Bo=(1/(1-W)-0.6W) X D0接觸寬度的計(jì)算 b=(4W+0.34W+0.31) XDo橡膠的剪切模量 G=0.117

2、e0.034Hs壓縮彈性模量E= 3G(楊氏模量E=2G(1 +以)預(yù)壓密封力計(jì)算 P=5/6E(D 0/H)a0.5-H/D 0)頁腳內(nèi)容精心整理密封壓力計(jì)算 Pc=P+以/ （1-以）PlO形密封圈和密封圈槽的選配及應(yīng)用陳愛平周忠亞摘要 O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延長密封圈無泄漏密封壽命的必要保證。據(jù)此提出一種選配兩者尺寸的理論計(jì)算方法，并以Y341148注水封隔器所選密封圈的計(jì)算為例說明，根據(jù)不同的密封圈可以計(jì)算出相應(yīng)的密封圈槽尺寸。為保證密封圈長期有效地工作，還必須合理選擇其壓縮率、拉伸量和孔、軸配合精度等相關(guān)參數(shù)。選取壓縮率時(shí)，應(yīng)考慮有足夠的密封面接觸壓力、 盡量小的摩擦力

3、和避免密封圈的永久性變形。顧及到一般試制車間的加工水平和井下工具主要是靜密封的狀況，建議密封面的軸、孔配合應(yīng)優(yōu)先選用H8/e8。主題詞 密封圈 密封圈槽 選配 使用壽命'j ' .J ./I /.一個(gè)SelectionofO-ringandcalculationofO-ringgroovesizeChenAiping,ZhouZhongya（ResearchInstituteofOilProductionTechnology,JianghanPetroleumAdministration,Qianjiand City,HubeiProvince）Rationalmatching

4、ofO-ringsandO-ringgroovesisofgreatimportancetoprolongingtheservicelifeofO-rings.A methodforselectingO-ringwaspresented.ThesizesoftheO-ringgtoovecanbecalculatedaccordingtovariousO-r ings.Toensurelong-termandeffectiveworkofthering,thecompressibility,tensiledimensionandbore-shaftmatc I hingaccuracyshou

5、ldbeproperlyselected.SubjectConceptTerms:O-ringO-ringgroovematchingservicelife用O形密封圈（以下簡稱密封圈）密封是最常用的一種密封方式，然而至關(guān)重要的是如何正確地 選擇密封圈和設(shè)計(jì)密封圈槽尺寸。常規(guī)的方法是將密封圈套在寶塔上用游標(biāo)卡尺測量外徑，再確定其相應(yīng)尺寸。這種方法的弊端是：（1）密封圈是彈性體，外徑測量不準(zhǔn)確；（2）在設(shè)計(jì)新工具時(shí)，往 往沒有現(xiàn)成的密封圈，難以確定尺寸，其過盈量往往掌握不準(zhǔn)。過盈量太大時(shí)密封圈易被剪切損壞，頁腳內(nèi)容精心整理太小時(shí)又容易失封。針對這種狀況，筆者提出一種選配密封圈的理論計(jì)算方法(指外

6、密封圈)，以供參考、討論。密封圈的密封機(jī)理F密封圈密封屬于擠壓彈性體密封，是靠密封環(huán)預(yù)先被擠壓由彈性變形產(chǎn)生預(yù)緊力，同時(shí)工作 介質(zhì)壓力也擠壓密封環(huán)，使之產(chǎn)生自緊力。也就是說，擠壓彈性體密封屬于自緊式密封。密封圈在介質(zhì)壓力pi作用下，其受力狀況如圖1所示，產(chǎn)生的接觸壓力為Pc = PCo+A Pc(1)式中pc介質(zhì)壓力下白總接觸壓力，MPaPco密封圈初始壓力，稱之為預(yù)接觸壓力，MPa；r XX J 1/ - - 1 -A pc介質(zhì)壓力經(jīng)密封圈傳遞給接觸面的接觸壓力，稱為介質(zhì)作用接觸壓力，Apc=K pi,MPa,其中k為側(cè)壓系數(shù)，k = u /(1- u ),對于橡膠密封件 k弋0.90.98

7、5 為密封圈材料的泊松比， 對于橡膠密封件，u =0.480.496。-：kA圖1密封圈接觸壓力分布要保持密封，必須保證pc>p1,而A pc永遠(yuǎn)小于仍，故應(yīng)保持足夠的預(yù)接觸壓力 pco,即密封圈要有足夠的預(yù)壓縮率，才能保證密封。 但如果預(yù)壓縮率太大，又會影響密封圈的工作壽命，因此I密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延長密封圈無泄漏密封壽命的必要保證。密封圈及密封圈槽的選配方法內(nèi)密封圈的選配比較簡單，不再贅述，這里只介紹一種外密封圈的選配方法。假定孔、軸直徑分別為 D、d,所選密封圈為 D0Xdo,問題是如何確定密封圈槽的底徑D,如圖2所示。I圖2密封圈及密封圈槽尺寸密封圈被套在密封圈槽上

8、之后，一般都有一定的拉伸量，其斷面直徑do變小了，假定變?yōu)閐i,根據(jù)體積不變原理，則密封圈安裝前后的體積相等，即十3% -=0 + 8 - d)田TV式中Do密封圈外徑，mmdo密封圈斷面直徑，mmD孔直徑，mm6密封圈過盈量，mmdi拉伸后的密封圈斷面直徑，mm式（2）中，6值可根據(jù)D值從表1中選取，Do、do為已知值，則可計(jì)算出di。為了簡化計(jì)算, 用D+6 -do代替D+6 -di計(jì)算，則式（2）可簡化為d =1 -簡化后計(jì)算出的di值有一定的誤差，將di再回歸到式（3）中計(jì)算，求出d2,即心=（1% -?。?“出十二"J式中d2拉伸后的密圭圈斷面直徑，mm(5)如此類推，可計(jì)

9、算出d3、d4，一般來說，d2值就已達(dá)到要求，則密封圈槽底徑 D為?D=D+6 -2d2現(xiàn)舉例說明以上計(jì)算，如Y341148注水封隔器活塞孔、軸尺寸為136H9/小“孔為136+0、黑 所選密封圈為1X加仃，過盈量6選為1.3mm則變形后的密封圈斷面直徑為山=4-+=4.956mm取 d2=4.96mm 則D=D+6 -2d2=127.38mm結(jié)合孔徑°配上公差后，則槽底徑D為0127比弧on。假定沒有 1%叱乂 51m的密封圈，只有l(wèi)：2niriX 5nli1的密封圈，則密封圈槽底徑可用同樣方法算得，即配上公差后D為W27.舄的門。/I J -/1, /3： J/由以上計(jì)算可知，根

10、據(jù)不同的密封圈，可以計(jì)算出不同的密封圈槽尺寸， 可見這種方法比較簡 單、靈活。但是為保證密封長期有效地工作， 還必須合理選擇其壓縮率、拉伸量和孔軸配合精度等 相關(guān)參數(shù)。相關(guān)參數(shù)的確定與應(yīng)用1 .壓縮率&或過盈量6密封圈是典型的擠壓型密封。如圖 3所示，其壓縮率£通常由下式表示式中 h0密封圈槽底至被密封面的距離，mm圖3密封圈壓縮率對于圓柱面靜密封和往復(fù)動密封，£ =103%-15%對于平面靜密封， ”15%-30%旋轉(zhuǎn)動密封£ =3%- 8% 低摩擦密封 £ =5嗆8%選取密封圈壓縮率時(shí)主要應(yīng)考慮的因素， 一是要有足夠的密封面接觸壓力；二是摩擦

11、力應(yīng)盡量 ??；三是應(yīng)盡量避免永久性變形。與壓縮率£相對應(yīng)的是過盈量6,過盈量6表示密封圈的預(yù)壓縮情況，具推薦值見表 1。?表1 基本尺寸與過盈量關(guān)系推薦值？mm孔直徑D尺寸范圍過盈量 S動密封靜密封< 300.250.330.3 - 0.430 500.350.500.4 - 0.650 800.500.700.6 - 0.8801200.701.000.8 -I2>1201.001.401.2 -7.6注：井下工具用密封圈多為靜密封，5值應(yīng)從靜密封欄中選取。2 .拉伸量(6)密封圈裝入密封圈槽后，一般都會有一定的拉伸量。但據(jù)所查閱的資料可知，尚未對拉伸量有明確的定義。根

12、據(jù) 筆者的理解，拉伸量應(yīng)是拉伸后的密封圈中徑與自然狀態(tài)時(shí)的中徑之比，即a=(D1+dk)/(D o-do)式中 a密封圈白拉伸量，mma的通常推薦值為1.011.05。筆者一般取值為1.05,特殊情況下，甚至取為1.1。為了保證 密封圈裝入密封圈槽后不至太松，a值取得稍大。3 .密封圈槽的寬度與形狀一般推薦的密封圈槽尺寸見表2,其形狀如圖4所示。槽寬大致為密封圈斷面直徑的1.3倍， 而平時(shí)設(shè)計(jì)中往往是密封圈槽寬度與密封圈斷面直徑相等，或者不論密封圈斷面直徑多大，密封圈 比槽寬0.5mm采用這種尺寸設(shè)計(jì)的弊端是：（1）用起子或鐵釬撬密封圈時(shí)，容易損壞密封圈槽， 尤其是內(nèi)密封圈槽，這將降低其耐壓差

13、能力；（2）孔、軸相套時(shí)，由于密封圈有預(yù)過盈量，槽太窄 易剪切密封圈。因此，今后在設(shè)計(jì)密封圈槽寬時(shí)應(yīng)規(guī)范尺寸。在加工 r為0.10.2和R為0.2 0.5的圓弧時(shí)，要特別注意r處，如果太尖，在承受高壓時(shí)易損壞密封圈，需用砂布將其稍稍打鈍表2密封圈槽的尺寸"mm密封圈斷面直徑d0槽寬BRr1.92.50.20.12.43.20.20.13.14.00.30.13.54.50.30.14.66.1 一二o 0.40.25.7r"I0.40.2|8.611.00.50.2=JI圖4密封圈槽的標(biāo)準(zhǔn)形狀4 .軸孔配合公差在承受大于16MP以上壓差時(shí)，孔、軸配合一般推薦為H8/f8或H

14、8/f7,在承受高壓情況下，還要安裝密封擋環(huán)。而井下工具工作壓力一般超過16MPa所用孔、軸配合常常采用 H9/d9、 H10/d10、H10/C10,甚至Hll/cll, 一方面精度等級較低，另一方面軸、孔間隙太大。這就要求密 封圈的過盈量也要大。如 Y241150酸化壓裂封隔器的軸、孔配合采用 H8/e8, Y341148堵水封 隔器采用H9/d9,軸、孔基本尺寸相同的酸化壓裂封隔器密封圈的過盈量比堵水封隔器的小，密封 效果就好。相同精度等級軸、孔的配合間隙不同，其受力狀況是有區(qū)別的，如 H10/C10的軸、孔間隙比 H10/d10大，密封圈在相同壓力pi作用下，其受剪切力的面積大，則總作用力就大，密封圈損壞的 可能性加大，但如果軸、孔間隙過小，則軸、孔的同軸度要求更高，加工難度增大。如果片面追求高精度，勢必增加加工難度和成本。考慮到試制車間的加工水平及井下工具的實(shí) 際工作狀況