O型密封圈的选型与安装使用技术参考规范.doc

O型密封圈的选型与安装使用技术参考规范

生产培训教案

主 讲 人： 李飞含
技 术 职 称： 助理工程师
所在生产岗位：汽机调速三级点检员

培训题目：
O型密封圈密封件的选型与使用
培训目的：
熟悉掌握O型密封圈的材料特性、压缩量选择、安装技术规范。
内容摘要：
1、橡胶密封件原料特性
2、O型圈标准
3、O形密封圈选择应考虑的因素
4、影响密封性能的其它因素
5、O形圈安装设计

一、橡胶密封件原料特性
橡胶密封件原料特性
PROPERTIES OF SEAL ELEMENT MATERIALS
ELEMENT MATERIALS
COMMON NAME
原材料一般名称
NITRILE
丁腈橡胶
NEOPRENE
氯丁橡胶
SILICONE
硅橡胶
FLUORO-
ELASTOMER
氟橡胶
ETHYLENE-
PROPYLENE
乙烯-丙烯橡胶
ASTM DESIGNATION
美国材料实验标准名称
NBR
R
CR
C
SI
S
FKM
V
EPDM
E

TEMPERATURE PROPERTIES 温度特性
RANGE ℃
温度范围 摄氏
-40～+120
-30～+110
-70～+190
-40～+200
-40～+150
WEATHER抗风化性能
G
E
E
E
E
FLAME抗火焰性能
P
Q
E
E
E

MECHANICAL PROPERTIES 机械特性
TENSILE STRENGTH 延展性
E
G
P
E
F
ELONGATION 伸张度
G
G
P
G
G
COMPRESSION SET 还原度
E
F
E
G
F
RESILIENCE 弹性
G
G
P
F
G
ABRASION 抗磨性
E
E
F
G
F
IMPACT 防冲击性
F
G
F
G
G
TEAR 抗撕裂性
G
G
F
F
F
ELECTRICAL 绝缘性
F
F
G
F
F

ENVIRONMENTAL PROPERTIES 环境特性
LUBRICANTS 润滑脂
E
G
G
E
E
IND.FLUIDS 工业流体
G
G
F
E
P
CHEMICAL 化学品
F
F
G
E
F
OZONE 臭氧
P
G
E
E
E
ACID 酸类
F
G
G
E
G
ALKALI 碱类
F
G
F
G
G
ALCOHOLS 酒精类
G
F
E
E
F
WATER 水
G
F
G
G
G
RADIATION 辐射
F
F
G
G
G
STEAM 蒸汽
G
F
G
G
G
E=EXCELLENT(优良)； G=GOOD(良好)； F=FAIR(一般)； P=POOR(不良)
一、概述
    特点
    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。
    标准
    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（JISB2401）国际标准（ISO 3601/1）较为通用。
O型圈标准一览表
标准
O型圈截面直径W

美国标准AS 568
英国标准BS 1516
1.78
2.62
3.53
5.33
7.00

日本标准JIS B 2401
1.9
2.4
3.1
3.5
5.7
84
国际标准ISO 3601/1
德国标准DIN 3771/1
中国标准GB 3452.1
1.8
2.65
3.55
5.30
7.00

优先的米制尺寸
1.0
1.5
2.0
2.5
30.
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
7.0
8.0
10.0
12.0

美国标准AS 568
（900系列）
1.02
1.42
1.63
1.83
1.98
2.08
2.21
2.46
2.95
3.00

密封机理
    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。

（A）无压缩状态
（B）无压力作用下的压缩状态
（C）压力作用
性能参数

静态密封
动态密封
工作压力
无挡圈时，最高可达20MPa
无挡圈时，最高可达5MPa
有挡圈时，最高可达40MPa
有挡圈时，较高压力
用特殊挡圈时，最高可达200MPa
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。
温度
一般场合：-30℃～+110℃；特殊橡胶：-60℃～+250℃；旋转场合：-30℃～+80℃
介质
见《橡胶密封件原料特性表》。
二、O形密封圈选择应考虑的因素

    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。还须终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，须考虑由于磨擦热引起的温升。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》。

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。

轴向安装时,,O形圈外径应比沟槽外径d3约大1～2％；外部压力时,应使O形圈内径比沟槽内径d4约小1～3％。

三、影响密封性能的其它因素
    1、O形圈的硬度
    O形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。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的丁晴密封都能满足大部分的使用条件，故对密封材料不作特殊说明，一般提供邵氏A70的丁晴橡胶。
    2、挤出间隙
最大允许挤出间隙gmax和系统压力、O形圈截面直径以及和材料的硬度有关。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形圈被挤出损坏。
   3、压缩永久变形
    评定O形圈密封性能的另一指标，即该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，会出现永久的塑性变形。压缩永久变形d可由下式确定：

式中：b0-原始厚度（截面直径W），b1-压缩状态下的厚度，b2-释放后的厚度
    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％。

 最大允许挤出间隙gmax
压力 MPa
O形圈截面直径W
1.78
2.62
3.53
5.33
7.00
邵氏硬度A70
≤3.50
0.08
0.09
0.10
0.13
0.15
≤7.00
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤10.50
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
邵氏硬度A80
≤3.50
0.10
0.13
0.15
0.18
0.20
≤7.00
0.08
0.09
0.10
0.13
0.15
≤10.50
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤14.00
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
≤17.50
0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
邵氏硬度A90
≤3.50
0.13
0.15
0.20
0.23
0.25
≤7.00
0.10
0.13
0.15
0.18
0.20
≤10.50
0.07
0.09
0.10
0.13
0.15
≤14.00
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤17.50
0.04
0.05
0.07
0.08
0.09
≤21.00
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
≤35.00
0.02
0.03
0.03
0.04
0.04
注：1、当压力超过5MPa时，建议使用挡圈；
    2、对静密封应用场合，推荐配合为H7/g6。

    4、预压缩量
    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。
通常，在静密封中约为15％～30％，而在动密封中约为9％～25％。具体可参照下面图表进行选择。
    5、拉伸与压缩
 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少，因为拉伸1％％。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％。
    6、O形圈用作旋转轴密封
    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。，须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象，故选择密封圈时其内径要比被它密封的轴径约大2％。密封圈安装在沟槽后，导致密封圈受到径向压缩，O形圈圈在沟槽中形成微量波纹状，从而改善了润滑条件。
    7、安装压缩力
    安装时，压缩力跟初始压缩的程度和材料硬度有关。下面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。
液压/动密封：预压缩允许范围
液压、气动/静密封：预压缩允许范围

气动/动密封：预压缩允许范围
和材料有关的O形圈圆周方向的压缩力

5.70
7.6 +0.30
1.5
6.00
8.0 +0.30
1.5
7.00
9.4 +0.30
2.0
8.00
10.8 +0.30
2.0
 C、梯形沟槽
    。例如为保持O形圈的顶部安装,就可以考虑做成梯形沟槽形式。
  梯形沟槽安装形式 单位:mm
O形圈截面直径 W
沟槽宽度
沟槽深度
半径
B±0.05
H±0.05
R1
R2
2.50
2.05
2.00
0.25
0.40
2.62 2.65
2.15
2.10
0.25
0.40
3.00 3.10
2.40
2.40
0.25
0.40
3.53 3.55
2.90
2.90
0.25
0.80
4.00
3.10
3.20
0.25
0.80
5.00
3.90
4.20
0.25
0.80
5.33 5.30
4.10
4.60
0.40
0.80
5.70
4.40
4.80
0.40
0.80
6.00
4.60
5.10
0.40
0.80
7.00
5.60
6.00
0.40
1.60
8.00
6.00
6.90
0.40
1.60
8.40
6.30
7.30
0.40
1.60

    因为O形圈在安装时要受到挤压，为避免受损，必须将孔端或轴端加工成15°～20°的倒角，且棱边要倒圆并去除毛刺。若O形圈安装时要穿过横向孔，在过渡孔处也须倒角或倒圆。
倒角最小长度Cmin 单位:mm
截面直径 W
≤1.78，1.80
≤2.62，2.65
≤3.53，3.55
≤5.30，5.33
≤7.00
＞8.40
倒角最小
长度C min
15o
2.5
3.0
3.5
4.0
5.0
6.0
20o
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5

  倒角表面粗糙度：Rz≤ Ra≤

    通常被密封表面和沟槽表面不允许存在小的沟槽、划痕、凹坑、同心或螺旋状的加工痕迹。对动配合，其表面要求比静配合更高。
  表面光洁度
密封形式
表面
Rmax（μm）
Rmax（μm）
Rmax（μm）
径向动密封
配合表面（孔、杆、轴）
1.0～4.0
0.63～2.5
0.1～0.4
沟槽表面（直径、侧面）
≤16.0
≤10.0
≤1.6
径向静密封
配合表面沟槽表面（直径、侧面）
≤16.0
≤10.0
≤1.6
轴向静密封
压力脉动场合、配合表面
沟槽表面（直径、侧面）
≤10.0
≤6.3
0.8
五、O形圈的安装
    在进行O形圈安装时，须注意以下事项：
    -确保各棱边或过渡处已倒角或倒钝并去除毛刺。
    -检查被密封表面有无缺陷。
    -清除所有的加工残留物。
    -安装路径上的螺纹需加防护套，以防螺纹尖角刮伤O形圈。
    -为了方便安装，可对O形圈安装表面涂润滑油脂。
    -手动安装时，不可使用尖锐工具，但要尽量有效借助工具，以保证O形圈不扭曲。
    -禁止过分拉伸O形圈。
 -由密封带制成的O形圈，禁止在其连接处进行拉伸。
    -若进行自动安装，须做好充分准备。例如：为便于安装，可在O形圈的表面涂钼、石墨、敷上滑石粉或用PTFE涂覆。

六、贮存
     密封件常作为备件方式贮存较长时间。为避免因外界因素而影响O形圈的物理和化学性能，使弹性体损坏，在贮存时应遵守以下一些规则：
     -贮存在干燥处。
     -温度在+5℃～+25℃之间，避免和热源直接接触。
     -避免在阳光或氖光灯下直接照射。
     -置于原始装箱或气密容器内以防止氧化。
     -远离有害气源（如臭氧）以防止弹性体受损。
O形圈推荐沟槽设计
  安装图：

截面直径
W
径向安装
轴向安装
倒角半径
沟槽深度
沟槽宽度
沟槽深度
沟槽宽度
动密封
t1+0.05
静密封
t+0.05
b1+0.2
b2+0.2
b3+0.2
h+0.05
b4+0.2
r1
0.50
-
0.35
0.80
-
-
0.35
0.80
0.20
0.74
-
0.50
1.00
-
-
0.50
1.00
0.20
1.00 1.02
-
0.70
1.40
-
-
0.70
1.40
0.20
1.20
-
0.85
1.70
-
-
0.85
1.70
0.20
1.25 1.27
-
0.90
1.70
-
-
0.90
1.80
0.20
1.30
-
0.95
1.80
-
-
0.95
1.80
0.20
1.42
-
1.05
1.90
-
-
1.05
2.00
0.30
1.50 1.52
1.25
1.10
2.00
3.00
4.00
1.10
2.10
0.30
1.60 1.63
1.30
1.20
2.10
3.10
4.10
1.20
2.20
0.30
1.78 1.80
1.45
1.30
2.40
3.80
5.20
1.30
2.60
0.40
1.83
1.50
1.35
2.50
3.90
5.30
1.35
2.60
0.40
1.90
1.55
1.40
2.60
4.00
5.40
1.40
2.70
0.40
1.98 2.00
1.65
1.50
2.70
4.10
5.50
1.50
2.80
0.40
2.08 2.10
1.75
1.55
2.80
4.20
5.60
1.55
2.90
0.40
2.20
1.85
1.60
3.00
4.40
5.80
1.65
3.00
0.40
2.26
1.90
1.70
3.00
4.40
5.80
1.70
3.10
0.40
2.30 2.34
1.95
1.75
3.10
4.50
5.90
1.75
3.10
0.40
2.40
2.05
1.80
3.20
4.60
6.00
1.80
3.30
0.50
2.46
2.10
1.85
3.30
4.70
6.10
1.85
3.40
0.50
2.50
2.15
1.85
3.30
4.70
6.10
1.85
3.40
0.50
2.62 2.65
2.25
2.00
3.60
5.00
6.40
2.00
3.80
0.60
2.70
2.30
2.05
3.60
5.00
6.40
2.05
3.80
0.60
2.80
2.40
2.10
3.70
5.10
6.50
2.10
3.90
0.60
2.92 2.95
2.50
2.20
3.90
5.30
6.70
2.20
4.00
0.60
3.00
2.60
2.30
4.00
5.40
6.80
2.30
4.00
0.60
3.10
2.70
2.40
4.10
5.50
6.90
2.40
4.10
0.60
3.50
3.05
2.65
4.60
6.00
7.40
2.65
4.70
0.60
3.53 3.55
3.10
2.70
4.80
6.20
7.60
2.70
5.00
0.80
3.60
3.15
2.80
4.80
6.20
7.60
2.80
5.10
0.80
4.00
3.50
3.10
5.20
6.90
8.60
3.10
5.30
0.80
4.50
4.00
3.50
5.80
7.50
9.20
3.50
5.90
0.80
5.00
4.40
4.00
6.60
8.30
10.22
4.00
6.70
0.80
5.33 5.30
4.70
4.30
7.10
8.80
10.50
4.30
7.30
1.20
5.50
4.80
4.50
7.10
8.80
10.50
4.50
7.30
1.20
5.70
5.00
4.60
7.20
8.90
10.60
4.60
7.40
1.20
6.00
5.30
4.90
7.40
9.10
10.80
4.90
7.60
1.20
6.50
5.70
5.40
8.00
9.70
11.40
5.40
8.20
1.20
6.99 7.00
6.10
5.80
9.50
12.00
14.50
5.80
9.70
1.50
7.50
6.60
6.30
9.70
12.20
14.70
6.30
9.90
1.50
8.00
7.10
6.70
9.80
12.30
14.80
6.70
10.00
1.50
8.40
7.50
7.10
10.00
12.50
15.00
7.10
10.30
1.50
9.00
8.10
7.70
10.60
13.10
15.60
7.70
10.90
2.00
9.50
8.60
8.20
11.00
13.50
16.00
8.20
11.40
2.00
10.00
9.10
8.60
11.60
14.10
16.60
8.60
12.00
2.50
12.00
11.00
10.60
13.50
16.00
18.50
10.60
14.00
2.50

公称外径
D
公称内径
d
断面直径
实际内径
公称外径
D
公称内径
d
断面直径
实际内径
d0
d1
允差
d0
d1
允差
5
2
1.9±0.08
1.7
±0.12
27
22
3.10±0.10
21.5
±0.20
6
3
2.7
28
23
22.5
7
4
3.7
30
25
24.5
8
5
4.7
32
27
26.5
9
6
5.7
34
29
28.5
10
7
6.7
35
30
29.5
11
8
7.7
37
32
31.5
12
9
8.7
38
33
32.5
13
10
9.7
40
35
34.5
(14)
11
10.7
42
37
36.5
14
10
2.4±0.09
9.6
±0.13
44
39
38.5
15
11
10.6
45
40
39.5
16
12
11.6
50
45
44.5
18
14
13.6
55
50
49.5
19
15
14.6
60
55
54.5
±0.40
20
16
15.6
63
58
57.5
22
18
17.6
65
60
59.5
24
20
19.6
68
63
62.5
25
21
20.6
70
65
64.5
26
22
21.6
75
70
69.5
(26)
21
3.1±0.10
20.5
±0.20
80
75
74.5
85
80
79.5
±0.40
(55)
45
5.7±0.14
44.4
90
85
84.5
60
50
49.4
95
90
89.5
63
53
52.4
100
95
94.4
65
55
54.4
105
100
99.5
70
60
59.4
110
105
104.5
73
63
62.4
115
110
109.5
75
65
64.4
120
115
114.5
±0.50
80
70
69.4
125
120
119.5
85
75
74.4
130
125
124.5
90
80
79.4
135
130
129.5
95
85
84.4
140
135
134.5
100
90
89.4
145
140
139.5
105
95
94.4
150
145
144.5
110
100
99.4
155
150
149.5
115
105
104.4
160
155
154.5
120
110
109.4
±0.50
165
160
159.5
125
115
114.4
28
22
3.5±0.11
21.6
±0.20
130
120
119.4
30
24
23.6
135
125
124.4
31
25
24.6
140
130
129.4
32
26
25.6
145
135
134.4
34
28
27.6
150
140
139.4
35
29
28.6
155
145
144.4
36
30
29.6
160
150
149.4
38
32
31.6
165
155
154.3
±0.80
40
34
33.6
170
160
159.3
41
35
34.6
175
165
164.3
42
36
35.6
180
170
169.3
44
38
37.6
185
175
174.3
45
39
38.6
190
180
179.3
46
40
39.6
195
185
184.3
48
42
41.6
200
190
189.3
50
44
43.6
205
195
194.3
51
45
44.6
210
200
199.3
54
48
47.6
220
210
209.3
55
49
48.6
230
220
219.3
56
50
49.6
240
230
229.3
(50)
40
5.7±0.40
39.4
±0.40
250
240
239.3
260
250
249.3
±1.00
290
275
8.6±0.16
274.1
±1.00
270
260
259.3
295
280
279.1
280
270
269.3
300
285
284.1
290
280
279.3
305
290
289.1
300
290
289.3
315
300
299.3
170
155
8.6±0.16
154.1
±0.80
320
305
304.3
175
160
159.1
330
315
314.3
180
165
164.1
335
320
319.3
185
170
169.1
350
335
334.3
190
175
174.1
355
340
339.3
195
180
179.1
360
345
344.3
200
185
184.1
375
360
359.3
205
190
189.1
380
365
364.3
210
195
194.1
390
375
374.3
215
200
199.1
395
380
379.3
220
205
204.1
400
385
384.3
225
210
209.1
415
400
399.3
230
215
214.1
420
405
404.3
±1.20
235
220
219.1
450
435
434.3
240
225
224.1
480
465
464.3
245
230
229.1
500
485
484.3
250
235
234.1

255
240
239.1

260
245
244.1
±1.00

265
250
249.1

275
260
259.1

280
265
264.1

d1
d2
d1
d2
d1
d2
内径
公差±
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
内径
公差±
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
内径
公差±
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
1.80
0.13
*

8.50
0.14
*
*

26.5
0.22
*
*
*

2.00
*

8.75
*
*

28.0
*
*
*

2.24
*

9.00
*
*

30.0
*
*
*

2.50
*

9.50
*
*

31.5
0.30
*
*
*

2.80
*

10.0
*
*

32.5
*
*
*

3.15
*

10.6
0.17
*
*

33.5
*
*
*

3.55
*

11.2
*
*

34.5
*
*
*

3.75
*

11.8
*
*

35.5
*
*
*

4.00
*

12.5
*
*

36.5
*
*
*

4.50
*

13.2
*
*

37.5
*
*
*

4.87
*

14.0
*
*

38.7
*
*
*

5.00
*

15.0
*
*

40.0
*
*
*
*

5.15
*

16.0
*
*

41.2
*
*
*
*

5.30
*

17.0
*
*

42.5
*
*
*
*

5.60
*

18.0
*
*
*

43.7
*
*
*
*

6.00
*

19.0
0.22
*
*
*

45.0
*
*
*
*

6.30
0.14
*

20.0
*
*
*

46.2
*
*
*
*

6.70
*

21.2
*
*
*

47.5
*
*
*
*

6.90
*

22.4
*
*
*

48.7
*
*
*
*

7.10
*
*

23.6
*
*
*

50.0
*
*
*
*

7.50
*
*

25.0
*
*
*

51.5
0.45

*
*
*

8.00
*
*

25.8
*
*
*

53.0

*
*
*

d1
d2
d1
d2
d1
d2
内径
公差±
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
内径
公差±
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
内径
公差±
1.80
±
0.08
2.65
±
0.09
3.55
±
0.10
5.30
±
0.13
7.00
±
0.15
54.5
0.45

*
*
*

132
0.90

*
*
*
*
325
2.10

*
56.0

*
*
*

136

*
*
*
335

*
*
58.0

*
*
*

140

*
*
*
*
345

*
60.0

*
*
*

145

*
*
*
355

*
*
61.5

*
*
*

150

*
*
*
*
365

*
63.0

*
*
*

155

*
*
*
375

*
*
65.0

*
*
*

160

*
*
*
*
387

*
67.0

*
*
*

165

*
*
*
400

*
*
69.0

*
*
*

170

*
*
*
*
412
2.60

*
71.0

*
*
*

175

*
*
*
425

*
73.0

*
*
*

180

*
*
*
*
437

*
75.0

*
*
*

185
1.20

*
*
*
450

*
77.5

*
*

190

*
*
*
462

*
80.0

*
*
*

195

*
*
*
475

*
82.5
0.65

*
*

200

*
*
*
487

*
85.0

*
*
*

206

*
500

*
87.5

*
*

212

*
*
515
3.20

*
90.0

*
*
*

218

*
530

*
92.5

*
*

224

*
*
545

*
95.0

*
*
*

230

*
560

*
97.5

*
*

236

*
*
580

*
100

*
*
*

243

*
600

*
103

*
*

250

*
*
615

*
106

*
*
*

258
1.60

*
630

*
109

*
*
*
265