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O 型橡胶密封圈知识大全(二)

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2020-05-22 10:04:00

O型圈的设计应用

1.1O型圈的使用参数

1.1.1压缩率

压缩率W通常用下式表示:W=(d2-h)/d2 ×100%
式中d2 -----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。

 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。

1.1.2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: 
      α=(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。

  

1.2O型圈的安装沟槽

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。

1.2.1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。

1.2.2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(δ1)和O形圈外径处的压缩变形量(δ2)组成,当δ1=δ2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δ1>δ2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δ1<δ2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。

1.2.3沟槽的选择设计

1.沟槽的安装形式

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。

O形圈的沟槽尺寸系列,中国已制定有标准。

 

详见表三

2.O型圈的沟槽加工要求

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。

3.O型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。

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