O型圈基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,O,形圈基础知识,作者 吴丹,时间,2011.4.16,1,一、概述,1.1 O,形圈特点,O,形圈是一种小截面的圆环形密封元件，常用截面是圆形。主要材料为合成橡,胶，在液压工程中是用的最多、最普遍的一种密封件，主要做静密封及滑动密,封用。与其他密封件比有如下特点：,a.,密封性好，寿命长。,b.,单圈就可对两个方向起密封作用。,c对油液、温度和压力的适应性好。,d.,动摩擦阻力小。,e.,体积小，重量轻，成本低。,f.,密封部位结构简单，拆装方便,g.,既可做静密封也可做动密封。,h.,尺寸和沟槽已被标准化，选用和外购方便。,其缺点是，在做动密封启动时，摩擦阻力较大，约为动摩擦力的,3,4,倍，,在高压下易被挤入间隙。,2,1.2,表示方法,1,GB/T3452.1-1982,的表示方法,内径,d1,线径,d2,比如：,1,）,O,形圈,20,2.4 GB3452.1-82,20,代表,O,形圈内径为,20mm,2.4,代表,O,形圈的截面直径是,2.4mm,GB3452.1,代表的是标准号，,82,代表的是标准公布年代。,2,）,24002000 GB3452.1-82,2400,代表,O,形,圈的截面直径是,2.4mm,0200,代表,O,形,圈内径为,20mm,3,1.2,表示方法,2 GB/T3452.1-2005,的表示方法,比如,（,1,）,O,形圈,7.5,1.8G GB/T3452.1,，,7.5,内径,1.8,断面直径,G,系列 （,G,通用,O,形圈,),（,A,宇航用,O,形圈）,（,2,）,A,0,075G,GB/T3452.1,A,O,形圈线径,1.80mm,B,O,形圈线径,2.65mm,C,O,形圈线径,3.55mm D,O,形圈线径,5.30mm,E,O,形圈线径,7.30mm,4,二、,O,形圈密封,工作状态,2.1,静密封用,O,形圈的作用,O,型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密,封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密,封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。像这种借介质本身来,改变,O,形圈接触状态使之实现密封的过程，称为,“,自封作用,”,。,O,形圈预密封,5,2.1,静密封用,O,形圈的作用,自密封作用：由于预密封作,用，,O,形圈与被密封光滑面和沟槽,底面紧密接触。这样当流体通过,间隙进入沟槽时只能对,O,形圈的一,侧面起作用。当流体压力较大,时，把,O,形圈推向沟槽另一侧面而,挤压成,D,形，并把压力传递给接触,给接触面。,O,形圈的自封是有限的，当内压过高时，会出现,O,形圈的,“,胶料挤出,”,现,象。即密封部位因有间隙存在，受高压作用的,O,形圈在间隙处会产生应力集,中，当应力达到,O,形圈的料胶不能承受时，料胶就会被挤出来，此时虽然,O,形圈还能暂时维持密封，但实际已损坏。因此要严格选型。,6,2.2,动密封用,O,形圈的作用,O,形圈在动密封中，其预密封效果和自密封作用与静密封一样。但由于杆运动时,很容易将流体带到,O,形圈和杆之间，因此情况比较复杂。,工作中，假设,O,形圈左侧作用着介质压力,P,1,（,如图,a,），若将,O,形圈与杆接触部,位放大（,图,b,），其接触表面实际是凹凸不平的，并非每一点都与金属表面接触。由,于自封作用，,O,形圈对杆产生的接触压力大于,P,1,而得到密封。但当杆开始向右移动时,附着在杆上的介质被带到楔形狭缝（,图,c,）。由于流体动压效应这部分介质的压力比,P,1,大。当它大于,O,形圈对杆的接触力时，介质便挤入,O,形圈的第一个凹槽处,（,图,d,），杆继续向右移动时介质不断地进入下一个凹槽，介质便沿着杆运动的方向,泄露。当杆向左运动时，由于赶运动方向与杆压力方向相反，故不易泄露。泄漏量,是随着介质的粘度和杆的运动速度提高而增大的，还与,O,形圈的尺寸、工作压力等密,切相关。,7,a,压力作用于,O,形圈一侧,b,接触部位放大图,c,油被带到楔形狭缝,d,油被挤入,O,形圈第一凹槽,往复运动中橡胶,O,形圈的泄露,back,8,2.3 O,形圈的密封形式,1,按密封件与被密封装置的相对运动状态可以分为：,静密封、,往复动密封、转动密封和开关密封。,2,按,O,形圈在矩形沟槽中压缩密封配合的压缩量大小（松紧程度）可分为：压紧、,套紧、液动、气动和转动,5,种基本密封配合，以及在端面倒角槽中挤紧密封配,合。此外还有滑动密封和浮动密封两种特殊密封方法。,3,按被密封件的结构可分为：端面密封即轴向密封、角密封（孔端面倒角槽密封、,轴端面倒角槽密封）、圆柱密封即径向密封（圆柱内径密封,（活塞杆密封）,、圆,柱外径密封,（活塞密封）,）、圆锥面密封和球面密封。,9,三、,O,形圈的设计应用,3.1,O,形圈的使用参数,3.1.1,压缩率,压缩率,W,通常用下式表示：,W=,（,d,2,-h,）,/d,2,100%,式中,d,2,-O,型圈在自由状态下的截面直径,(mm),h -O,型圈槽底与被密封表面的距离（沟槽深度），即,O,型圈压缩后,的截面高度,(mm),在选取,O,形圈的压缩率时,应从如下,3,方面考虑：,1,要有足够的密封接触面积；,2,摩擦力尽量小；,3,尽量避免永久变形。,10,3.1.1,压缩率,O,型密封圈压缩率,W,的选择应考虑使用条件，静密封或动密封；静密封又可,分为径向密封与轴向密封；径向密封的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封的泄漏间,隙是轴向间隙。轴向密封根据压力介质作用于,O,形圈的内径还是外径又分受内压,和受外压两种情况，内压增加的拉伸，外压降低,O,形圈的初始拉伸。上述不同形,式的静密封，密封介质对,O,形圈的作用方向是不同的，所以预压力设计也不同。,对于动密封则要区分是往复运动密封还是旋转运动密封。,1,静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取,W=10%,15%,；平面静密封装置取,W=15%,30%,。,2,对于动密封而言，可以分为三种情况；往复运动一般取,W=10%,15%,。,旋转运动密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应，一般来说，旋转运动用,O形圈的内径要比轴径大,3%-5%,，外径的压缩率,W=3%-8%,。低摩擦运动用,O,型,圈，为了减少摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即,W=5%-8%,，此外，还要,考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定的压缩变形之外，允许的最,大膨胀率为,15%,，超过这一范围说明材料选用不合适，应改用其他材料的,O,形,圈，或对给定的压缩变形率予以修正。,11,3.1.2,拉伸量,O,型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样，拉伸量,的大小对,O,型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致,O,型圈安装困难，同时也会因截面直径,d2,发生变化而使压缩率降低，以致引起泄,漏。拉伸量,a,可用下式表示：,=(d+d2)/(d1+d2),式中,d-,轴径（,mm,）；,d1-O,形圈内径（,mm,）。,拉伸量的取值范围为,1%-5%,。如表一给出了,O,型圈拉伸量的推荐值，可根,据轴径的大小，按表选限取,O,型圈的拉伸量。,密封形式,密封介质,拉伸量,（,%,）,压缩率,w,（,%,）,静密封,液压油,1.03,1.04,15,25,空气,1.01,15,25,往复运动,液压油,1.02,12,17,空气,1.01,12,17,旋转运动,液压油,0.95,3,8,表一,O,型圈压缩率与拉伸量的限取范围,12,3.2,O,形圈的安装沟槽,O,形圈压缩量的大小主要由安装沟槽的结构和尺寸来保证。常用的沟槽形状,有矩形和三角形，一般情况三角形仅用于某些固定密封。由于压缩量不同所以静,密封、往复运动密封、选装运动密封的沟槽虽形状相似，但尺寸各不相同。,3.2.1,槽宽,槽宽主要从下面三个方面考虑：,1,）必须大于,O,形圈压缩变形后的最大直径。,2,）必须考虑到,O,形圈由于运动发热引起的膨胀和介质溶胀。,3,）必须保证往复运动时槽内有一定的空间使,O,形圈滚动自如。一般认为，,O,形圈,的截面面积至少应占据矩形截面面积的,85%,，在许多场合下取槽宽为,O,形圈截,面直径的,1.5,倍。,注：沟槽太窄会增大运动时的摩擦阻力，,O,形圈磨损加大，易损沟槽太宽使得,O,形圈的游动范围增大，也易磨损，且在静密封的脉动压力下，,O,形圈也可能,产生脉动游动出现异常磨损。另外，当内压很高时必须用挡圈，槽宽应相应,增大。,13,3.2,O,形圈的安装沟槽,3.2.2,槽深,槽深是,O,形圈能否良好工作的关键尺寸，主要取决,O,形圈的压缩变形量。此,变形量由,O,形圈内径处的压缩变形量（,1,）和,O,形圈外径处的压缩变形量（,2,）,组成，当,1,=,2,时,，,O,形圈截面与槽截面中心重合，两种心愿的圆周相等，说,明,O,形圈安装时未受到拉伸；当,1,2,时,，,O,形圈截面中心的周长小于沟槽中,心的周长，说明,O,形圈以拉伸状态在沟槽内；当,1,2,时，,O,形圈截面周长大,于沟槽截面中心周长，此时,O,形圈以周向压缩来使用，拆卸时，,O,形圈会出现,弹跳现象。设计槽深时应首先确定,O,形圈的使用方式，然后再去选定合理的压缩,变形率（详见,表一,）。,除此之外，也要考虑材料对介质的溶胀性，材料本身的膨胀性等相关因,素，需考虑诸多设计因素。但国家对于沟槽的结构已经给出相关标准。,14,3.2,O,形圈的安装沟槽,3.2.3,沟槽的选择设计,1.,沟槽的安装形式,a,径向 活塞密封沟槽,b,径向 活塞杆密封沟槽,15,3.2.3,沟槽的选择设计,1.,沟槽的安装形式,c,径向 带挡圈的沟槽,d,轴向 沟槽,说明：,1,）一般情况，为防止,O,形圈被挤入间隙而损坏，当液体工作压力超过,10MPa,时，固定密封当液体压力超过,32MPa,时，应加密封挡圈（如图,c,），,挡圈多少视,O,形圈受压情况而定。,2,）轴向密封外部受压时注意加直径,d8,处凸台，以防止,O,形圈进入管路。,16,表二,O,形圈径向沟槽尺寸,O,形圈截面直径,d,2,1.80,2.65,3.55,5.30,7.00,沟槽,宽度,气动密封,2.2,3.4,4.6,6.9,9.3,液压动密封或静密封,b,+0.25,2.4,3.6,4.8,7.1,9.59.5,b,1,+0.25,3.8,5.0,6.2,9.0,12.3,b,2,+0.25,5.2,6.47.6,10.9,15.1,沟槽,深度,t,活塞杆密封，（计算,d3,用）,液压动密封,1.42,2.16,2.96,4.48,5.95,气动动密封,1.46,2.23,3.03,4.65,6.20,静密封,1.38,2.07,2.74,4.19,5.67,活塞杆密封，（计算,d6,用）,液压动密封,1.47,2.24,3.07,4.66,6.16,气动动密封,1.57,2.37,3.24,4.86,6.43,静密封,1.42,2.15,2.85,4.36,5.89,最小倒角长度,Zmin,1.1,1.5,1.8,2.7,3.6,槽底圆角半径,r1,0.2-0.4,0.4-0.8,0.8-12,槽楞圆角半径,r2,0.1-0.3,活塞杆密封沟槽槽底最大直径,d,3max,=d,4,+2t,，,d,4,活塞杆直径,活塞杆密封沟槽槽底最小直径,d,6min,=d,5max,+2t,，,d,5max,活塞杆最大直径,17,3.2.3,沟槽的选择设计,1.,沟槽的安装形式,O,形圈的沟槽尺寸系列，中国已制定有标准，详见表三。,表三 密封用沟槽尺寸及压缩量,18,3.2.3,沟槽的选择设计,3.O,形圈沟槽加工要求,为避免划伤和安装不当等问题造成的泄露，,O,形圈在安装时对沟槽及相关,部件的精度都有一定要求。,首先，安装时通过的尖叫需倒钝或修圆，通过的内孔应倒,10,20,坡口。,其次，注意,O,形圈安装路径上的表面精度，轴须有较低的粗糙度值，必要时,需涂以润滑剂，对于安装沟槽及配合表面精度的要求详见表四。,表四,O,形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度,19,3.3,O,形圈的材料选用,O,形圈材料选择主要考虑以下几点：,1,）,O,形圈的工作状态 是指,O,形圈用于静密封、动密封还是滑动密封。,2,）机器的工作状态 指机器处于连续工作还是断续工作，并考虑倒每次断续,时间的长短，是否有冲击载荷作用在密封部位。,3,）工作介质的情况 工作介质是气体还是液体，并考虑其物理和化学性能。,4,）工作压力 压力大小，波动幅度和频率以及瞬时出现的最大压力等。,5,）工作温度 包括瞬时出现的温度以及冷热交替出现的温度。,6,）价格与来源。,一般来说耐油用丁腈橡胶，耐天候和臭氧用氯丁橡胶，耐热用丙烯酸酯橡,胶或氟橡胶，耐高压、耐磨用聚氨酯橡胶，耐寒同时又耐油用共聚氯醇橡胶等。,各种胶料的适用范围详见表五。（,其他见附件,）,20,材料,适用介质,使用温度,/,备注,运动用,静止用,丁腈橡胶,矿物油，汽油，苯,80,-30,120,氯丁橡胶,空气，水，氧,80,-40,120,运动用应注意,丁基橡胶,动、植物油，弱酸，碱,80,-30,110,永久变形大，不适用矿物油,丁苯橡胶,碱，动、植物油，空气，水,80,-30,100,不适用矿物油,天然橡胶,水，弱酸，弱碱,60,-30,90,不适用矿物油,硅橡胶,高、低温油，矿物油，动、植物油，氧，弱酸，弱碱,-60,260,-60,260,不适用蒸汽，运动部位避免使用,氯磺化聚乙烯,高温油，氧，臭氧,100,-10,150,运动部位避免使用,聚氨酯橡胶,水，油,60,-30,80,耐磨，但避免高速使用,氟橡胶,热油，蒸汽，空气，无机酸，卤素类溶剂,150,-20,200,聚四氟乙烯,酸，碱，各种溶剂,-100,260,不适用运动部位,表五,O,形圈密封材料使用规范,21,谢谢大家！,22,