O型圈基礎(chǔ)知識課件

O形圈基礎(chǔ)知識時(shí)間2011.4.16一、概述1.1O形圈特點(diǎn)

O形圈是一種小截面的圓環(huán)形密封元件，常用截面是圓形。主要材料為合成橡膠，在液壓工程中是用的最多、最普遍的一種密封件，主要做靜密封及滑動密封用。與其他密封件比有如下特點(diǎn)：a.密封性好，壽命長。b.單圈就可對兩個(gè)方向起密封作用。c.對油液、溫度和壓力的適應(yīng)性好。d.動摩擦阻力小。e.體積小，重量輕，成本低。f.密封部位結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便g.既可做靜密封也可做動密封。h.尺寸和溝槽已被標(biāo)準(zhǔn)化，選用和外購方便。其缺點(diǎn)是，在做動密封啟動時(shí)，摩擦阻力較大，約為動摩擦力的3～4倍，在高壓下易被擠入間隙。1.2表示方法1

GB/T3452.1-1982的表示方法內(nèi)徑d1×線徑d2比如：1）O形圈20×2.4GB3452.1-8220代表O形圈內(nèi)徑為20mm2.4代表O形圈的截面直徑是2.4mmGB3452.1代表的是標(biāo)準(zhǔn)號，82代表的是標(biāo)準(zhǔn)公布年代。2）24002000GB3452.1-822400代表O形圈的截面直徑是2.4mm0200代表O形圈內(nèi)徑為20mm二、O形圈密封工作狀態(tài)2.1

靜密封用O形圈的作用

O型密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。像這種借介質(zhì)本身來改變O形圈接觸狀態(tài)使之實(shí)現(xiàn)密封的過程，稱為“自封作用”。

O形圈預(yù)密封2.1

靜密封用O形圈的作用自密封作用：由于預(yù)密封作用，O形圈與被密封光滑面和溝槽底面緊密接觸。這樣當(dāng)流體通過間隙進(jìn)入溝槽時(shí)只能對O形圈的一側(cè)面起作用。當(dāng)流體壓力較大時(shí)，把O形圈推向溝槽另一側(cè)面而擠壓成D形，并把壓力傳遞給接觸給接觸面。

O形圈的自封是有限的，當(dāng)內(nèi)壓過高時(shí)，會出現(xiàn)O形圈的“膠料擠出”現(xiàn)象。即密封部位因有間隙存在，受高壓作用的O形圈在間隙處會產(chǎn)生應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到O形圈的料膠不能承受時(shí)，料膠就會被擠出來，此時(shí)雖然O形圈還能暫時(shí)維持密封，但實(shí)際已損壞。因此要嚴(yán)格選型。2.2

動密封用O形圈的作用

O形圈在動密封中，其預(yù)密封效果和自密封作用與靜密封一樣。但由于桿運(yùn)動時(shí)很容易將流體帶到O形圈和桿之間，因此情況比較復(fù)雜。工作中，假設(shè)O形圈左側(cè)作用著介質(zhì)壓力P1（如圖a），若將O形圈與桿接觸部位放大（圖b），其接觸表面實(shí)際是凹凸不平的，并非每一點(diǎn)都與金屬表面接觸。由于自封作用，O形圈對桿產(chǎn)生的接觸壓力大于P1而得到密封。但當(dāng)桿開始向右移動時(shí)附著在桿上的介質(zhì)被帶到楔形狹縫（圖c）。由于流體動壓效應(yīng)這部分介質(zhì)的壓力比P1大。當(dāng)它大于O形圈對桿的接觸力時(shí)，介質(zhì)便擠入O形圈的第一個(gè)凹槽處（圖d），桿繼續(xù)向右移動時(shí)介質(zhì)不斷地進(jìn)入下一個(gè)凹槽，介質(zhì)便沿著桿運(yùn)動的方向泄露。當(dāng)桿向左運(yùn)動時(shí)，由于趕運(yùn)動方向與桿壓力方向相反，故不易泄露。泄漏量是隨著介質(zhì)的粘度和桿的運(yùn)動速度提高而增大的，還與O形圈的尺寸、工作壓力等密切相關(guān)。a壓力作用于O形圈一側(cè)b接觸部位放大圖c油被帶到楔形狹縫d油被擠入O形圈第一凹槽往復(fù)運(yùn)動中橡膠O形圈的泄露back三、O形圈的設(shè)計(jì)應(yīng)用3.1O形圈的使用參數(shù)3.1.1壓縮率

壓縮率W通常用下式表示：W=（d2-h）/d2×100%

式中d2-----O型圈在自由狀態(tài)下的截面直徑(mm)

h-----O型圈槽底與被密封表面的距離（溝槽深度），即O型圈壓縮后的截面高度(mm)

在選取O形圈的壓縮率時(shí),應(yīng)從如下3方面考慮：

1．要有足夠的密封接觸面積；2．摩擦力盡量小；3．盡量避免永久變形。

3.1.2拉伸量O型圈在裝入密封溝槽后，一般都有一定的拉伸量。與壓縮率一樣，拉伸量的大小對O型圈的密封性能和和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導(dǎo)致O型圈安裝困難，同時(shí)也會因截面直徑d2發(fā)生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示：

α=(d+d2)/(d1+d2)式中d-----軸徑（mm）；d1----O形圈內(nèi)徑（mm）。

拉伸量的取值范圍為1%-5%。如表一給出了O型圈拉伸量的推薦值，可根據(jù)軸徑的大小，按表選限取O型圈的拉伸量。密封形式密封介質(zhì)拉伸量α（%）

壓縮率w（%）

靜密封液壓油1.03～1.0415～25

空氣<1.0115～25往復(fù)運(yùn)動液壓油1.0212～17空氣<1.0112～17旋轉(zhuǎn)運(yùn)動液壓油0.95～１3～8表一O型圈壓縮率與拉伸量的限取范圍3.2O形圈的安裝溝槽3.2.2槽深槽深是O形圈能否良好工作的關(guān)鍵尺寸，主要取決O形圈的壓縮變形量。此變形量由O形圈內(nèi)徑處的壓縮變形量（δ1）和O形圈外徑處的壓縮變形量（δ2）組成，當(dāng)δ1=δ2時(shí)，O形圈截面與槽截面中心重合，兩種心愿的圓周相等，說明O形圈安裝時(shí)未受到拉伸；當(dāng)δ1＞δ2時(shí)，O形圈截面中心的周長小于溝槽中心的周長，說明O形圈以拉伸狀態(tài)在溝槽內(nèi)；當(dāng)δ1＜δ2時(shí)，O形圈截面周長大于溝槽截面中心周長，此時(shí)O形圈以周向壓縮來使用，拆卸時(shí)，O形圈會出現(xiàn)彈跳現(xiàn)象。設(shè)計(jì)槽深時(shí)應(yīng)首先確定O形圈的使用方式，然后再去選定合理的壓縮變形率（詳見表一）。

除此之外，也要考慮材料對介質(zhì)的溶脹性，材料本身的膨脹性等相關(guān)因素，需考慮諸多設(shè)計(jì)因素。但國家對于溝槽的結(jié)構(gòu)已經(jīng)給出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3.2O形圈的安裝溝槽3.2.3溝槽的選擇設(shè)計(jì)1.溝槽的安裝形式

a徑向活塞密封溝槽b徑向活塞桿密封溝槽3.2.3溝槽的選擇設(shè)計(jì)1.溝槽的安裝形式c徑向帶擋圈的溝槽d軸向溝槽說明：1）一般情況，為防止O形圈被擠入間隙而損壞，當(dāng)液體工作壓力超過10MPa時(shí)，固定密封當(dāng)液體壓力超過32MPa時(shí)，應(yīng)加密封擋圈（如圖c），擋圈多少視O形圈受壓情況而定。2）軸向密封外部受壓時(shí)注意加直徑d8處凸臺，以防止O形圈進(jìn)入管路。表二O形圈徑向溝槽尺寸O形圈截面直徑d21.802.653.555.307.00溝槽寬度氣動密封2.23.44.66.99.3液壓動密封或靜密封b+0.252.43.64.87.19.59.5b1+0.253.85.06.29.012.3b2+0.255.26.47.610.915.1溝槽深度t活塞桿密封，（計(jì)算d3用）液壓動密封1.422.162.964.485.95氣動動密封1.462.233.034.656.20靜密封1.382.072.744.195.67活塞桿密封，（計(jì)算d6用）液壓動密封1.472.243.074.666.16氣動動密封1.572.373.244.866.43靜密封1.422.152.854.365.89最小倒角長度Zmin1.11.51.82.73.6槽底圓角半徑r10.2-0.40.4-0.80.8-1.2槽楞圓角半徑r20.1-0.3活塞桿密封溝槽槽底最大直徑d3max=d4+2t，d4活塞桿直徑活塞桿密封溝槽槽底最小直徑d6min=d5max+2t，d5max活塞桿最大直徑3.2.3溝槽的選擇設(shè)計(jì)1.溝槽的安裝形式O形圈的溝槽尺寸系列，中國已制定有標(biāo)準(zhǔn)，詳見表三。表三密封用溝槽尺寸及壓縮量3.3O形圈的材料選用O形圈材料選擇主要考慮以下幾點(diǎn)：1）O形圈的工作狀態(tài)是指O形圈用于靜密封、動密封還是滑動密封。2）機(jī)器的工作狀態(tài)指機(jī)器處于連續(xù)工作還是斷續(xù)工作，并考慮倒每次斷續(xù)時(shí)間的長短，是否有沖擊載荷作用在密封部位。3）工作介質(zhì)的情況工作介質(zhì)是氣體還是液體，并考慮其物理和化學(xué)性能。4）工作壓力壓力大小，波動幅度和頻率以及瞬時(shí)出現(xiàn)的最大壓力等。5）工作溫度包括瞬時(shí)出現(xiàn)的溫度以及冷熱交替出現(xiàn)的溫度。6）價(jià)格與來源。一般來說耐油用丁腈橡膠，耐天候和臭氧用氯丁橡膠，耐熱用丙烯酸酯橡膠或氟橡膠，耐高壓、耐磨用聚氨酯橡膠，耐寒同時(shí)又耐油用共聚氯醇橡膠等。各種膠料的適用范圍詳見表五。（其他見附件）材料適用介質(zhì)使用溫度/℃?zhèn)渥⑦\(yùn)動用靜止用丁腈橡膠礦物油，汽油，苯80-30～120氯丁橡膠空氣，水，氧80-40～120運(yùn)動用應(yīng)注意丁基橡膠動、植物油，弱酸，堿80-30～110永久變形大，不適用礦物油丁苯橡膠堿，動、植物油，空氣，水80-30～100不適用礦物油天然橡膠水，弱酸，弱堿60-30～90不適