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O型圈知识
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垫圈/垫片/密封圈展厅
垫圈, 垫片, 挡圈, O型圈,...
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(JIS B 2401)、国际标准(ISO 3601/1)较为通用。

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表1 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 24011.9 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4
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 3.0
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。

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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;
有挡圈时,最高可达40MPa;
用特殊挡圈时,最高可达200MPa。
无挡圈时,最高可达5MPa;
有挡圈时,较高压力。
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

1、工作介质和工作条件

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。还须综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,须考虑由于摩擦热引起的温升。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》。

2、密封形式

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。

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轴向安装时,要考虑压力方向。内部压力时,O形圈外径应比沟槽外径d3约大1~2%;外部压力时,应使O形圈内径比沟漕内径d4约小1~3%。

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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。O形圈的硬度决定了O形圈的压缩量和沟槽最大允许挤出间隙。由于邵氏A70的丁腈密封都能满足大部分的使用条件,故如对密封材料不作特殊说明,一般提供邵氏A70的丁腈橡胶。

2、挤出间隙

最大允许挤出间隙gmax和系统压力,O形圈截面直径以及材料硬度有关。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形圈挤出甚至损坏。

3、压缩永久变形

评定O形圈密封性能的另一指标即所选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,也会出现永久的塑性变形。压缩永久变形d可由下式确定:

d = (b0-b2)/(b0-b1)*100%

式中:b0-原始厚度(即截面直径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%。

表2 最大允许挤出间隙gmax


压力
MPa
O形圈截面直径W
1.782.623.535.337.00
邵氏硬度A70

≤3.50

0.080.090.100.130.15
≤7.000.050.070.080.090.10
≤10.500.030.040.050.070.08
邵氏硬度A80
≤3.500.100.130.150.180.20
≤7.000.080.090.100.130.15
≤10.500.050.070.080.090.10
≤14.000.030.040.050.070.08
≤17.500.020.020.030.030.04
邵氏硬度A90
≤3.500.130.150.200.230.25
≤7.000.100.130.150.180.20
≤10.500.070.090.100.130.15
≤14.000.050.070.080.090.10
≤17.500.040.050.070.080.09
≤21.000.030.040.050.070.08
≤35.000.020.030.030.040.04

※当压力超过5MPa时,建议使用挡圈。
※对静密封应用场合,推荐配合为H7/g6。

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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%。具体可参照下述图表选择。

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液压-气动-静密封预压缩允许范围 液压-动密封预压缩允许范围

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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、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小,因为拉伸1%相应地使截面直径W减小约0.5%。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。当圆周速度低于0.5m/s时,O形圈选择可按正常设计标准;当圆周速度大于0.5m/s时,须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象,故选择密封圈使其内径比起被它密封的轴径约大2%,上述现象就可以避免。密封圈在沟槽中安装后,导致密封圈受到径向压缩,O形圈圈在沟漕中形成微量波纹状,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,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。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (2/1/2007)
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