O型圈密封原理及設(shè)計(jì)應(yīng)用
2021-08-07 11:53:20
O型圈是一種斷面形狀為圓形的密封元件，它廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備中，在一定溫度、壓力及不同的液體或氣體介質(zhì)中起到密封作用。
與其它密封圈相比，具有如下的優(yōu)越性能：
①、密封部位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝部位緊湊，而且重量較輕。②、有自密封作用，往往只用一個(gè)密封件便能完成密封效果。
③、密封性能好，用作靜密封時(shí)幾乎沒(méi)有泄漏，用作動(dòng)密封時(shí)，只在速度較高時(shí)才有些泄漏。
④、運(yùn)動(dòng)摩擦阻力很小，對(duì)于壓力交變的場(chǎng)合也能適應(yīng)。
⑤、尺寸和溝槽已標(biāo)準(zhǔn)化，成本低，產(chǎn)品易得，便于使用和外購(gòu)。
與其它密封圈相比，也存在下列三個(gè)問(wèn)題：
①、起動(dòng)時(shí)的摩擦阻力大。
②、用作氣動(dòng)裝置的密封時(shí)，必須加潤(rùn)滑油，防止磨損。
③、對(duì)偶合配件，如運(yùn)動(dòng)面、溝槽、間隙等的加工尺寸及精度要求很?chē)?yán)。
O型圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理
因?yàn)镺型圈是安裝在各種溝槽中使用，現(xiàn)將安裝溝槽情況列于表4-1-3。
壓力與密封間隙
O型圈一般是由壓縮所產(chǎn)生的回彈來(lái)進(jìn)行密封的，但隨著壓力的增加，其被擠入密封濁隙而產(chǎn)生形狀變化，如圖4-1
為了使O型圈具有良好的密封作用并延長(zhǎng)使用壽命，必須使O型圈的安裝溝槽和密封部位的間隙設(shè)計(jì)恰當(dāng)，當(dāng)間隙過(guò)大時(shí)O型圈在油壓的作用下擠間隙，造成損傷，從而引起泄露。當(dāng)工作壓力小于9.8Mpa時(shí)一般不設(shè)計(jì)擋圈,當(dāng)壓力大于9.8Mpa時(shí)O型圈承壓面易被擠出，應(yīng)加擋圈;若單向受壓，在承壓面設(shè)置一個(gè)擋圈，若是雙向受壓則要設(shè)置二個(gè)擋圈，如圖4-2
O型圈執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
O型圈的硬度與溝槽最大間隙及工作壓力關(guān)系
密封間隙的大小與壓力等級(jí)、橡膠硬度及O型圈斷面的直徑相關(guān)情況，見(jiàn)下表：
活塞桿密封中溝槽深度
缸孔密封時(shí)溝槽的深度
徑向密封溝槽的深度
一般徑向密封溝槽寬度; 見(jiàn)表4-1-5
不同截面O型圈的軸向溝槽寬度和深度
軸向密封溝槽寬度和深度見(jiàn)表4-1-8
O型圈橡膠材料的硬度與工作壓力的關(guān)系
在橡膠材料標(biāo)準(zhǔn)中，以硬度和壓縮永久變形兩項(xiàng)性能最為重要。選擇壓縮變形較小的橡膠材料對(duì)密封性能是有利的，而硬度對(duì)于O型圈耐壓和抗擠又是至關(guān)重要的。根據(jù)國(guó)標(biāo)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，橡膠在規(guī)定溫度下的壓縮永久變形最大不超過(guò)50%。而橡膠的硬度與密封工作壓力密切相關(guān)，壓力越高，硬度也是越高;參見(jiàn)表4-1-11
注：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作壓力一般不超過(guò)0.4 Mpa,硬度選擇在(70±5)度;超出0.4 Mpa則按特殊密封裝置設(shè)計(jì)。
溝槽的光潔度要求
溝槽的光潔度、溝槽接觸表面的粗糙度對(duì)密封效果和耐久性有很大影響。
密封溝槽的各配合偶件表面光潔度
溝槽與壓縮量
靜密封O型圈的壓縮率，一般情況下選用15～25%(此數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù))，動(dòng)密封如往復(fù)運(yùn)動(dòng)情況下壓縮率選用10～12%，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下一般取3～5%的壓縮率，常用O型的圈壓縮量與溝槽尺寸見(jiàn)表4-1-9
