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O型圈密封没有你想的那么简单
发布时间:2019-07-12 阅读:655
O型圈有良好的密封性能,既可用于静密封,也可用于动密封中;不仅可单独使用,而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很宽,如果材料选择得当,可以满足各种介质和各种运动条件的要求。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。是液压、气动系统中使用zui广泛的一种密封件。O型圈密封没有你想的那么简单!
一、压缩率现拉伸量
O型密封圈是典型的挤压型密封。O型圈截面直径的压缩率和拉伸量是密封设计的主要内容,对密封性能和使用寿命有重要意义。O型密封圈有良好的密封效果很大程度上取决于O型圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配,形成合理的密封圈压缩量与拉伸量。
1、压缩率
压缩率W通常用下式表示: W=(d0-h)/d0 ×
d0: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:
a.要有足够的密封接触面积;
b.摩擦力尽量小;
c.尽量避免变形。
从以上这些因素不难发现,他们相互之间存在矛盾。压缩率大就可获得大的接触压力,但是过大的压缩率无疑就会增大滑动摩擦力和形。而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和O形圈误差不符合要求,消失部分压缩量而引起泄漏。因此,在选择O形圈的压缩率时,要权衡各方面的因素。一般静密封压缩率大于动密封,但其值应小于25%,否则压缩应力明显松弛,将产生过大的变形,在高温工况中尤为严重。
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(或称圆柱静密封)的泄漏间隙是径向间隙,轴向密封(或称平面静密封)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。(欢迎关注:泵友圈)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。
a.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%。
b.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zui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。
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d0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+d0)/(d1+d0)
d:轴径(mm);d1:O形圈内径(mm)
拉伸量的取值范围为1%-5%。如表给出了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。O型圈压缩率与拉伸量的先取范围
各种O形圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系
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。
二、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15º~30º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=120º~140º

 
 
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