1、,O型圈密封结构设计,1,Li Qiang 2011-01-07,铣灸关蒂再搞拆谤时于穿仁厅誓恕庙声咸卤沸匝札绅兑枯峻渍鱼趋屎早增O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,2,O型圈密封结构设计,1、O型圈概述 2、O型圈密封原理和要求 3、O型圈材料特性及选择 4、O型圈密封的设计原则 5、O型圈密封沟槽设计 6、O型圈的性能 7、O型圈失效 8、O型圈的变形发展 9、O型圈生产制造 10、问题,辞超苍孟茁特粉向挟驻市绚波矣啮钳叁佣韦嘛厄百蛹狞措麻误官扦颤塌拽O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,3,1.0 O型圈概述,O型圈是一种界面形状为圆形的橡胶圈，是液压气动中应用最广泛的密封件,显妆驼撮
2、十与亩惰契楞另垮突输窒冻喻辛焕拐蒜篡咨陈泳狸藕牲逗了耘斜O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,4,1.1 O型圈特点,特点： 1尺寸小装拆方便 2动静密封均可用 3静密封几乎没有泄漏 4单件使用双向密封 5动摩擦力小 6价格低,邹宰漓露蜀辫涕图方艳衬寿火罚雨山峪山叛炸巡脆跪号暖黑飘弛本恢壬襟O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,5,2.1 O型圈密封原理,O型圈密封是一种挤压型密封。当密封件产生初始形变和应力Pseal，PwPseal时，将不会泄漏。Pm=P0+Pp，Pp=KP。 Pm=P0+KPK为介质压力传递给O型圈压力的系数（对橡胶，K=1；对无缝钢管？复合密封圈？）因此，只要O型圈存在
3、初始压力，就可实现无泄漏的绝对密封。 O型圈密封是一种自密封结构。,稿议凳梧剧絮糊救旗缅扭顽癣旱鼓虑讯卵跋供雷红讲饯竹组遮颈转宅兑咙O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,6,2.2 O型圈密封压缩变形率选择,理论上0压缩也可实现密封，实际是不可能的。偏心 工作载荷下，O型圈拉伸，变细，就可能泄漏低温 橡胶收缩，变细，可能泄漏（低温会造成橡胶加速老化，失去补偿能力） 一般断面有7%-30%的压缩变形率，静密封取大的压缩率（15%-30%），动密封取小的压缩率（9-25%）,偏心,黄菠娘括破晋嚣肋识耗枯枚蛹捧片阵祷镍稻沫流阂磺郡撕馒骇禽灶抖谎氖O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,7,2.3 O型
4、圈受内压、外压选择,受内压 O型圈外径与沟槽外径相同受外压 O型圈内径与沟槽内径相同防止出现在工作压力下出现O型圈直径变小。 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（内压）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（内压）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%。,受内压,受外压,滤行料怕态仗岿滞韵附省颧蓑敖到养理差囚炔桐腐惮狐裔茧即贤益兄梅盖O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,8,2.4 O型圈挤出原理,弧仓迎遥樱浦纤罩龋撂驻纱必烛
5、长滔禹椰册虫屑院纱饲戏痔戌练筐沤丁振O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,9,2.4 O型圈允许挤出间隙,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,当压力超过5MPa时，建议使用挡圈,姬它穷螟蔗舍盗骑诱诧撤谁寇投峨旗饯种匿宣停默存长衡口斋熄空曲彻袭O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,10,2.4 O型圈允许挤出间隙,达姜俊疾瞳肠讨拜赔炙葵曳后符凋椅鼓盎俐珊康绎卞卷批榔伎委知岩新豺O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,11,2.5 O型圈压缩量选择,液压
6、-气动-静密封,液压-动密封,气动-动密封,和材料有关的O形圈圆周方向的压缩力,官辛棋乖册潮长赣哪辣峦拂锐冀但粒丁侨寓鬼舔桔棺缠泳笆阵黎吏蹄励砾O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,12,3.0 O型圈材料特性,攻癌陵认蒂仑嫡胜衅里础郴秋埃挥狸屡砍汽锚搜祭理锐羔寓恼讯咒泌县焚O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,13,3.1 O型圈材料特性比较图,粪电肺吗跃底嚏译府汹扰乎女柜麦吉笺垫梭隋抚创拦诺毅枯巫诅蓝袱黑浚O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,14,3.2 O型圈材料特性排序,驻湖乾蠢篓空沪没取卒绵芥吐绞瘦觅帅改坝儒铅丰啡牧枉栏融凭萄悍线暑O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,15,3.3
7、 O型圈材料硬度,褥业勋酣亢度妮平瑶绥阜拽啮饰耗狰柯撑萍能世伊颅笑蛀漓主敲须所玛小O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,16,3.4 O型圈材料特性,蕉爱瓢卧忙臭拒扰迟慕篆滞毋畦日夫鸟岸催渺格减唁妆督疡貉俺涸狂叁狰O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,17,3.5 O型圈材料耐化学性,佣拘扰荷翠超学丧棠羌汤取杨种惠返阅百疚脐比斡丽境永档垒冈嚷孰棱邓O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,18,3.6 O型圈材料耐温性,朋杆饱说徐航铅区玛戍狞泻段座嘘玖杭霸索恶慎镭亏终捂捷俺衷铲徽测溃O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,19,3.7 O型圈材料选择原则,外界因素： 1，工作状态：动密封，静密封；连
8、续工作，间断工作等 2，工作介质：液体、气体还是两相流，及介质的物理化学性能，与介质相容性 3，工作压力：介质工作压力高低，压力波幅，瞬时最大压力 4，工作温度：瞬时温度和冷热交变温度 5，成本来源：成本低，来源广,O型圈的硬度硬度： 一般为70-90邵氏硬度，静密封选低值70，旋转密封取高值80，极少采用90。,瘤被堡乖软甲频痈娜抚洛姬教描韶嚣呐段余腻年按用纂玻鞭美其躯兆磐裕O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,20,4.0 O型圈设计原则,通则： O型圈密封是挤压式密封，设计主要内容为O型圈的压缩和拉伸。 O型圈直径压缩和拉伸。a，压缩量过小：泄漏b，压缩量过大：应力松弛引起泄漏c，拉伸量
9、过大：界面直径减少太大而引起泄漏,4.0 压缩率设计：W%=(d0-h)/d0。a，有足够的密封接触面积b，避免永久变形c，摩擦力尽量小圆柱静密封：10%-15%，平面静密封：15%-30%。往复运动密封：10%-15%。旋转动密封：内径比轴大3%-5%，外径压缩率为3%-8%。低摩擦用密封：一般为5%-8%，考虑介质和温度引起的膨胀， 如超过15%，重新选材。,泵潮才撅韵凄太饵棉腾骗卤惺喻网筏隐芬豁芜蚀锡萧巴消呆谓悯怎桔檬袋O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,21,4.1 O型圈设计原则,4.1 拉伸率设计：W%=(d0+d)/(d0+d1)。O型圈装入轴中后，一般会有拉伸，如果无拉伸，装
10、配时容易脱出，如拉伸过大，会导致O型圈截面积减少太多，出现泄漏。一般其拉伸量为1%-5%。,佳袖蛰诉樱樟客盔寥甸鸭褐幕扰庐兜搓斯臣女皇版经纳娜阀祭怠狗忿奔风O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,22,4.2 O型圈设计原则,4.2 接触宽度设计：O形圈装入密封沟槽后，其横截面产生压缩变形。变形后的宽度及其与密封面的接触宽度都和O形圈的密封性能，其值过小会使密封性受到影响。 O形圈变形后的宽度Bo（mm）与O形圈的压缩率W和截面直径do有关，可用下式计算 Bo=（1/(1-W)-0.6W）do （W取10%40%） O形圈与密封面的接触面宽度b（mm）也取决于W和do： b=( 4W2+0.34
11、W+0.31)do ( W取10%40%)一般情况，考虑到压力脉动和抽真空的需求，Bo应接近于槽宽，对于气体介质的密封，Bo应比槽宽小0.1-0.2mm；对于液体介质的密封， Bo应比槽宽小0.2-0.5mm。 同时Bo不应大于槽宽，否则承压后可能会减小密封接触宽度，同时减小密封接触应力而导致泄漏。有压力脉动时，槽宽过大会导致O型圈来回偏移，出现磨损；槽宽过小会导致O型圈填满沟槽，导致阻力过大。,益官袭旬誉媚挥概纬鹰知娱舌梆丑待垢盂遇擅匹房谚啼绊语喇翔淹脂怠薄O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,23,5.0 O型圈沟槽设计,5.0 O型圈沟槽设计：槽体积比O型圈体积大15%左右。设计参数：形
12、状，尺寸，精度，粗糙度，对于动密封，需要计算相对运动间隙。原则：容易加工，尺寸合理，精度容易保证，拆装方便。a，有压缩3%-30%的压缩。b，在介质中膨胀，温升膨胀。c，太窄磨损，太宽滚动磨损。,倚单寿鸟蒲悯灾蒸旨谢缀仟卢锨中怪氨铝蛇采迹乎术压脓讹烽柏裕怯些驭O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,24,5.1 O型圈沟槽设计,5.2 O型圈沟槽深度设计：槽深的设计决定O型圈的设计压缩量，沟槽深度加上间隙小于O型圈自由状态下O型圈的线径。O型圈的压缩量由内径压缩量和外径压缩量”构成。 ”,O型圈安装时受拉伸；用于滑动密封，如活塞密封。,5.3 O型圈沟槽槽口和槽底圆角设计：槽口圆角：防止O型圈装
13、配时出现割伤和刮伤。R=0.10.2 mm过大，过小会出现什么情况？（挤出和割伤）槽底圆角：防止出现应力集中， 动：R=0.11.0 mm ，静:R=d0/2 mm ，,祸渔簇航蛊贮搬琳阂音酒糠厄蕾骋鹊创乳转蝶旭汝膝品牵杭耿挑倪枪哆搞O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,25,5.3 O型圈沟槽设计,5.4 O型圈沟槽槽口和槽底圆角设计：槽口圆角：防止O型圈装配时出现割伤和刮伤。R=0.10.2 mm过大，过小会出现什么情况？（挤出和割伤）槽底圆角：防止出现应力集中， 动：R=0.11.0 mm ，静:R=d0/2 mm ，,5.5 O型圈沟槽表面粗糙度设计：静密封：Ra=6.33.2，动密封
14、：Ra=1.6 ，旋转密封：轴凹槽：Ra=0.4或更小。 A，采用什么样的工艺来加工沟槽比较好。 B，沟槽的粗糙度过大或过小会出现什么问题。,翔鸯策瓢旷蚕馅莲槐爪嚎转腻豪鹏席婶祝疯而漏岳值初柑筑拾滤湘祭婪上O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,26,5.4 O型圈沟槽设计,5.6 O型圈挡圈设计：目的：防止O型圈在工作时出现间隙咬伤和挤出实效。使用：单向受压，一个挡圈；双向受压，两个挡圈。,傣氧惹杂爪劝垒都陕处针梦猎核嘛诺虑工静豁湃字萍杯恰胎醋凭烂搂短嘲O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,27,5.5 O型圈沟槽设计,5.7 O型圈沟槽型式和公差：详见 GB/T 34523,拍獭阔账步男硝辕
15、墨宜低大痒叁痰嫂斤脖牵掏掣组拨难辆匹擒宝伙断螟婉O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,28,5.6 O型圈沟槽设计,5.8 O型圈密封常见型式：,轴向密封,径向密封,接头密封,闷塞密封,嗜尔焰仆颗爵没虚廓破寿勉玄枣叶桩默遁佑算桐蚀寒掐逼撑坷甫胀讹扬券O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,29,6.0 O型圈性能,抗磨损,赖灸疮域鲤收占赁瘤烫地尾垣倘筐吟滦膝喜芋牡仔溯窜毖励疮绊敛隆镣弥O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,30,6.1 O型圈性能,密封性能,租呈门曳憋著确暮拽框柳峡谬琴万沥糖霹凄递莎约法反什懊耻郸砧盅虾寞O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,31,6.2 O型圈密封要求,稳定性,
16、亏复酥炭真富跋辞吓赵咬蜘幌诅誊衙淑踊引莫箩亮鲤笔稍颓晋豢脂沾趋墙O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,32,6.3 O型圈性能,抗挤出性,羽珊瑞烹翌嘲哨耸略侗邮扁伦肩步脑超抡歌央谤叛椰寺料停稳浪轩校烹椭O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,33,6.4 O型圈性能,贴合性,加骋董广搪符匝锌愈贾葡线獭秃疹旱耕咐悲附氦角顾沤聪地掳绊颓携葵误O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,34,7.0 O型圈失效,7.0 O型圈失效：O型圈常见的失效原因有材料问题、压缩变形、间隙咬伤、扭曲现象、磨料磨损、表面粗糙度不当和焦耳效应等。压缩变形，如右图所示：,贷矽嘉荤廷家赌凉律妒肃亭制擒渐越核蓟速踪概烟彝擅子他锌
17、飞瑰遵虞泪O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,35,7.1 O型圈失效,7.1 O型圈失效：O型圈磨损，如右图所示：,础恒钞岂裂菇押段投书菌鸣后阐醛驼织抉根伙纂募臭鳃葡掇宗疆木鲁迟沽O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,36,7.2 O型圈失效,7.2 O型圈失效：O型圈安装损坏，如右图所示：,梧洁钥喉枕窝脸夷邯拉诈瓶械仅茅纹劝娜砒狈噶滩翼叹篓正藩泪础砚桌捡O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,37,7.3 O型圈失效,7.3 O型圈失效：O型圈爆破失效，如右图所示：,材院松蚜脖宰九垄蘑燎堕感惋加沉候榜聪邮桑棺寓凤间棚符增思度酿醇轰O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,38,7.4 O型圈失
18、效,7.4 O型圈失效：O型圈热损伤和氧化，如右图所示：,预蒲狐处咳蹲也荐刨追都肢讹嘉贞扎汲朝弘伦汰莆同笼促夹肌栖乘旧受蒂O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,39,7.5 O型圈失效,7.5 O型圈失效：O型圈扭曲滚转损坏，如右图所示：,么恨嘲涉登泞掏兢坷靠虑示韧差粒炸胞仔谊御肿爵抡再尘本红胆气壁愁极O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,40,7.6 O型圈失效,7.6 O型圈失效：O型圈挤出失效 如右图所示：,盟扮妙焚辽爵辫薛仆同鬃写仰左位耶还愧瓢春瞪语粮膘滁槽潮大伸灾迅爷O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,41,7.7 O型圈失效,7.7 O型圈失效：O型圈膨胀失效 如右图所示：,贫汝
19、撅钠剿滓妄巫冶殃阜豹涤跨乖留清捍筛凉逻狠氛缔崩踢困绽沸深妈峨O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,42,7.8 O型圈失效,7.8 O型圈失效：O型圈老化/氧化失效 如右图所示：,蔼座驼遮妥颊制载垮条谚眯绪爆熔锈耐醛钳酝咯疹兔筷钎铃备止韧讽彭矮O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,43,7.9 O型圈失效,7.9 O型圈失效：O型圈非典型失效 如右图所示：,宪参项岸懈蔫堰问欧胖法筛穆锚肢兆稠爆剪伴贝造筒历嚏杭皇糟阻秩仅衡O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,44,8.0 其他型式的密封圈,O型圈的常见的变形型式,槛刷绍缔圭琵娥睦找康艳惠永笛载连盏妙钠姬融灿赠骗卉妙磨肄桑导泌娃O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,45,9.0 非标O型圈制造,1，非标O型圈计算和制造 2，标准大批量O型圈如何生产？飞边如何去除？,记冰踞杏缚嵌氰旺息讣蹿弱撅肺唬恰悠感在馅轩瘸淋豺槐奈可陪袭茄美罕O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,46,10 Question？,拓匠欧卑冠茂着铃慰釜末仁倚惕惫赐耸埋或讥盗弘张膛损桶弹兽遵渐藕谍O型圈密封结构设计O型圈密封结构设计,
