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解析橡胶O型圈密封原理
发布时间:2020-12-19 15:36
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各种O形圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系

硬度(邵氏A/

50±5

60±5

70±5

80±5

90±5

工作压力静密封/Mpa        ≤

0.5

1

10

20

50

工作压力(往复运动,往复速度≤0.2m/s/Mpa

0.5

1

8

16

24

 注:旋转运动工作压力一般不超过0.4 Mpa,硬度选择在(70±5)度;超出0.4 Mpa则按特殊密封装置设计。

 

日本JISB 24061991 推荐的O形圈密封的最大间隙/mm

工作压力/MPa

硬度(邵氏A/

≤0.4

4.06.3

6.310

1016

1625

70

0.35

0.30

0.15

0.07

0.03

90

0.65

0.60

0.50

0.30

0.17

 

美国SAEJ120A1968 推荐的O形圈的最大封间隙值/mm

硬度(邵氏A

/

工作压力/MPa

70

80

90

0

0.254

0.254

0.254

1.72

0.254

0.254

0.254

3.45

0.203

0.254

0.254

6.89

0.127

0.203

0.254

10.34

0.076

0.127

0.203

13.79

 

0.102

0.127

20.68

 

0.076

0.102

34.47

 

 

0.076

 

 

O形圈的截面直径和轴的转速关系

转速/m/s

O形圈截面直径/mm

转速/m/s

O形圈截面直径/mm

2.03

3.53

7.62

1.78

3.05

2.62

 

 

 

NBR胶料硬度与耐压能力之间的关系

 

硬度(邵氏A/

拉伸强度/ MPa

伸长率/%

适用压力范围/ MPa

 

 

80

22

400

2

 

 

85

27

306

20

 

 

90

25

120

50

 

(四)密封沟槽的形状

 

 

 

 

安装O形圈的各种沟槽形状

沟槽形状

  

           

 

矩形沟槽

这是一种既适于运动密封,也适于固定密封的常用的沟槽形式。

 

V形沟槽

只适用于固定密封。若用作运动密封,则磨擦阻力很大,易挤进间隙,造成损伤。

 

半圆形沟槽

可用于旋转密封,但一般不用。

 

燕尾形沟槽(梯形沟槽)

用于磨擦力要求很低有场合。因沟槽加工费高,一般不采用。

 

三角形沟槽

推荐用于固定密封的场合。

 

 

O形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度

     

      

      

沟槽的底面和侧面

密态密封

非交变和无脉冲

Ra3.2μm

交变或脉冲

Ra1.6μm

动态密封

非交变和无脉冲

配合表面

密态密封

非交变和无脉冲

Ra1.6μm

交变或脉冲

Ra0.8μm

动态密封

 

Ra0.4μm

:沟槽的光洁度、沟槽接触的表面粗糙度对密封效果和耐久性有很大的影响

 

(五)配合沟槽与密封圈尺寸参数

 

 

 

 

 

 

 

密封用沟槽尺寸及压缩量

O形圈断面尺寸公差

1.9±0.08

2.4±0.08

3.1±0.10

3.5±0.10

5.7±0.15

8.6±0.16

轴向固定密封

0.600.40

0.700.50

0.850.55

0.900.65

1.30.9

1.61.0

沟槽尺寸

a

1.31.5

1.71.9

2.252.55

2.602.85

4.404.80

7.002.60

b

2.5

3.2

4.2

4.7

7.5

11.2

R≤

0.4

0.7

0.8

    

    

0.470.28

0.470.27

0.540.30

0.600.32

0.850.45

1.060.68

a

1.431.62

1.932.13

2.652.80

2.903.18

4.855.25

7.547.92

b

不加挡圈

2.5

3.2

4.2

4.7

7.5

11.2

加一个挡圈

3.9

4.4

5.2

6.0

9.0

13.2

加二个挡圈

5.4

6.0

7.0

7.8

11.5

17.2

R≤

0.4

0.7

0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:  a表示沟槽的高度;  b表示沟槽的宽度;   R表示沟槽的倒角处

 

 

 

 

 

(六)O型圈的使用安装与泄漏

 

 

 

 

   5.1 O型圈的使用

  O型圈在多种液压、气动件管接头、圆筒面及法兰面等结合处被广泛使用。对于在运动过程中使用的O型圈,当工作压力大于9.8Mpa时,如单向受压,就在O型圈受压力方向的另一侧设置一个挡圈;如双向受压,则在O型圈两侧各放一个挡圈。为了减小摩擦力,也可采用楔型挡圈。当压力液体从左方施加作用时,右方挡圈被推起,左方挡圈不与被密封表面接触,因此摩擦力减小。总的来说,采用挡圈会增大密封装置的摩擦力,而楔型挡圈对减小这种摩擦力具有十分重要的意义。对于固定用的O型圈,当工作压力大于32Mpa时,也需要使用挡圈。

 

O形橡胶密圈的橡胶硬度与沟槽最大间隙及工作压力关系

工作压力,MPa

≤3.5

3.57.0

7.010.3

10.313.7

13.720.6

最大间隙(C

硬度(邵氏A)70

0.20

0.125

0.075

0.05

0.02

最大间隙(C

硬度(邵氏A)80

0.35

0.30

0.25

0.20

0.125

 

O橡胶密封圈在不同压力下挤入间隙的情况

               

 

   5.2  O型圈的安装

   O型圈的安装质量对其密封性和使用寿命均有重要的影响。泄漏问题往往是因为安装不良而造成的。

 

     安装过程中不允许出现O型圈被划伤和位置安装不正,以及O型圈被扭曲等情况。装配前,密封沟槽、密封配合面必须严格清洗;同时对O型圈装配中要通过的表面涂敷润滑脂。

 

  为了防止O型圈在安装时被尖角和螺纹等锐边切伤或划伤,应在安装的轴端和孔端留有15º30º的引入角。当O型圈需通过外螺纹时,应使用专用的薄壁金属导套,套住外螺纹;如果O型圈需通过孔口时,应使孔口倒成相应的斜角形状,以防O型圈被划伤。坡口的斜角一般为a=120º140º

 

 

O形橡胶密封圈泄漏原因及改进意见

常见疵病

         

         

  

1  安装时损坏即配偶件的棱角过孔时划伤;

 

2、压缩量过小;

1、安装时将壳体的端部加工为倒角,以保证安装时O形橡胶密封圈不受剪切而损坏;

2、适当的增加压缩量;

1  O形橡胶密封圈失去弹性;

2  O形橡胶密封圈表面遭受严重磨擦损坏;

3  O形橡胶密封圈过度收缩;

4  O形橡胶密封圈受密封介质腐蚀、溶胀;

5  间隙值过大,O形橡胶密封圈被挤出;

6  O形橡胶密封圈断面直径单边粗细不一致,造成运动时扭曲破坏;

1  提高O形橡胶密封圈材料性能,延长使用使用寿命;

2  适当提高O形橡胶密封圈胶料硬度,减少磨擦系数;

3  动态使用时,O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大;

4  提高O形橡胶密封圈胶料的耐油性;

5  减小间隙值

6  加强O形橡胶密封圈模型的尺寸控制和产品检验;

 

O形橡胶密封圈早期损坏

1  O形橡胶密封圈过度拉伸,过早发生断裂

2  安装时损坏

3  压缩量过大,严重磨擦或剪切

4  选用O形橡胶密封圈或沟槽尺寸不妥

1  动态使用时,O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大;

2  安装时才用金属导套

3  减小压缩量;

4  正确选用O形橡胶密封圈和沟槽的配合

低温泄漏

O形橡胶密封圈在低温下失去弹性

提高O形橡胶密封圈胶料的耐寒性

过度磨擦

1  压缩量过大;

2  O形橡胶密封圈溢出或耐油差,过度溶胀;

1  减少压缩量或矫正沟槽尺寸提高金属表面的光洁度

2  采用挡圈防止O形橡胶密封圈溢出或提高O形橡胶密封圈材料的耐油性;

 

(七)胶料物理机械性能

 

 

 

 

 

 

O形橡胶密封圈胶料物理机械性能

    

A     

B    

硬度(邵氏A)

拉伸强度, MPa     ≥

扯断伸长率,   % ≥

60±5

9

300

70±5

11

220

80±5

11

150

88+5-4

10

100

60±5

9

300

70±5

11

220

80±5

11

150

88+5-4

10

100

压缩永久变形, % ≤

100×24h

125×24h

 

35

 

35

 

35

 

35

 

40

 

40

 

40

 

40

硬度变化:

100×24h

125×24h

 

+10

 

+10

 

+10

 

+10

 

+10

 

+10

 

+10

 

+10

拉伸强度变化率,%≤

100×24h

125×24h

 

-15

 

-15

 

-20

 

-20

 

-15

 

-15

 

-20

 

-20

扯断伸长变化率,%≤

100×24h

125×24h

 

-35

 

-35

 

-35

 

-35

 

-40

 

-35

 

-35

 

-40

1号标准油(100×24h

硬度变化

体积变化率,%

 

-3+7

-7+6

 

-3+7

-7+6

 

-3+7

-7+6

 

-3+7

-7+6

 

 

 

 

3号标准油(100×24h

硬度变化

体积变化率,%

 

-100

0+15

 

-100

0+15

 

-100

0+15

 

-100

0+15

 

 

 

 

1号标准油(125×24h

硬度变化

体积变化率,%

 

 

 

 

 

-5+10

-8+6

 

-5+10

-8+6

 

-5+10

-8+6

 

-5+10

-8+6

3号标准油(125×24h

硬度变化

体积变化率,%

 

 

 

 

 

-150

0+20

 

-150

0+20

 

-150

0+20

 

-150

0+20

脆性温度,

-40

-40

-40

-40

-30

-30

-30

-30

 

 

(八)执行标准

 

 

 

 

 

 

 

    

O型橡胶截面直径  W

美国标准 AS 568

1.78   2.62   3.53   5.33   7.00

英国标准 BS 1516

日本标准 JIS B2401

1.90   2.4    3.1    3.5    5.7    8.4

国际标准 ISO 3601/1

1.8   2.65   3.55  5.30  7.00

德国标准 DIN 3771/1

中国标准 GB 3452.1

优先的米制尺寸

1.0    1.5    2.0    2.5    3.0

3.5    4.0    4.5    5.0    5.5

6.0    7.0    8.0    10.0   12.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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