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    O型圈的概述與密封原理

    發(fā)布時(shí)間:2015-01-12 13:36:25   人瀏覽 來(lái)源: 橡膠技術(shù)網(wǎng)

    橡膠技術(shù)網(wǎng) - 雜件

    各種O形圈橡膠材料的硬度與工作壓力的關(guān)系

    硬度(邵氏A)/ 度

    50±5

    60±5

    70±5

    80±5

    90±5

    工作壓力靜密封/Mpa        ≤

    0.5

    1

    10

    20

    50

    工作壓力(往復(fù)運(yùn)動(dòng),往復(fù)速度≤0.2m/s)/Mpa

    0.5

    1

    8

    16

    24

     注:旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)工作壓力一般不超過(guò)0.4 Mpa,硬度選擇在(70±5)度;超出0.4 Mpa則按特殊密封裝置設(shè)計(jì)。

     

    日本JISB 2406-1991 推薦的O形圈密封的最大間隙/mm

    工作壓力/MPa

    硬度(邵氏A)/度

    ≤0.4

    4.0~6.3

    6.3~10

    10~16

    16~25

    70

    0.35

    0.30

    0.15

    0.07

    0.03

    90

    0.65

    0.60

    0.50

    0.30

    0.17

     

    美國(guó)SAEJ120A-1968 推薦的O形圈的最大封間隙值/mm

    硬度(邵氏A)

    /度

    工作壓力/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形圈的截面直徑和軸的轉(zhuǎn)速關(guān)系

    轉(zhuǎn)速/m/s

    O形圈截面直徑/mm

    轉(zhuǎn)速/m/s

    O形圈截面直徑/mm

    2.03

    3.53

    7.62

    1.78

    3.05

    2.62

     

     

     

    NBR膠料硬度與耐壓能力之間的關(guān)系

     

    硬度(邵氏A)/ 度

    拉伸強(qiáng)度/ MPa

    伸長(zhǎng)率/%

    適用壓力范圍/ MPa

     

     

    80

    22

    400

    2

     

     

    85

    27

    306

    20

     

     

    90

    25

    120

    50

     

    (四)密封溝槽的形狀

     

     

     

     

    安裝O形圈的各種溝槽形狀

    溝槽形狀

    名  稱(chēng)

    應(yīng)           用

     

    矩形溝槽

    這是一種既適于運(yùn)動(dòng)密封,也適于固定密封的常用的溝槽形式。

     

    V形溝槽

    只適用于固定密封。若用作運(yùn)動(dòng)密封,則磨擦阻力很大,易擠進(jìn)間隙,造成損傷。

     

    半圓形溝槽

    可用于旋轉(zhuǎn)密封,但一般不用。

     

    燕尾形溝槽(梯形溝槽)

    用于磨擦力要求很低有場(chǎng)合。因溝槽加工費(fèi)高,一般不采用。

     

    三角形溝槽

    推薦用于固定密封的場(chǎng)合。

     

     

    O形橡膠密封溝槽各配合偶件的表面光潔度

    表     面

    應(yīng)  用  場(chǎng)  合

    壓  力  狀  況

    表 面 光 潔 度

    溝槽的底面和側(cè)面

    密態(tài)密封

    非交變和無(wú)脈沖

    Ra3.2μm

    交變或脈沖

    Ra1.6μm

    動(dòng)態(tài)密封

    非交變和無(wú)脈沖

    配合表面

    密態(tài)密封

    非交變和無(wú)脈沖

    Ra1.6μm

    交變或脈沖

    Ra0.8μm

    動(dòng)態(tài)密封

     

    Ra0.4μm

    注:溝槽的光潔度、溝槽接觸的表面粗糙度對(duì)密封效果和耐久性有很大的影響

     

    (五)配合溝槽與密封圈尺寸參數(shù)

     

     

     

     

     

     

     

    密封用溝槽尺寸及壓縮量

    O形圈斷面尺寸公差

    1.9±0.08

    2.4±0.08

    3.1±0.10

    3.5±0.10

    5.7±0.15

    8.6±0.16

    軸向固定密封

    壓 縮 量

    0.60~0.40

    0.70~0.50

    0.85~0.55

    0.90~0.65

    1.3~0.9

    1.6~1.0

    溝槽尺寸

    a

    1.3~1.5

    1.7~1.9

    2.25~2.55

    2.60~2.85

    4.40~4.80

    7.00~2.60

    b

    2.5

    3.2

    4.2

    4.7

    7.5

    11.2

    R≤

    0.4

    0.7

    0.8

    運(yùn)  動(dòng)  

        壓 縮 量

    0.47~0.28

    0.47~0.27

    0.54~0.30

    0.60~0.32

    0.85~0.45

    1.06~0.68

    溝 槽 尺 寸

    a

    1.43~1.62

    1.93~2.13

    2.65~2.80

    2.90~3.18

    4.85~5.25

    7.54~7.92

    b

    不加擋圈

    2.5

    3.2

    4.2

    4.7

    7.5

    11.2

    加一個(gè)擋圈

    3.9

    4.4

    5.2

    6.0

    9.0

    13.2

    加二個(gè)擋圈

    5.4

    6.0

    7.0

    7.8

    11.5

    17.2

    R≤

    0.4

    0.7

    0.8

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    注:  a表示溝槽的高度;  b表示溝槽的寬度;   R表示溝槽的倒角處

     

     

     

     

     

    (六)O型圈的使用安裝與泄漏

     

     

     

     

       5.1 O型圈的使用

      O型圈在多種液壓、氣動(dòng)件管接頭、圓筒面及法蘭面等結(jié)合處被廣泛使用。對(duì)于在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使用的O型圈,當(dāng)工作壓力大于9.8Mpa時(shí),如單向受壓,就在O型圈受壓力方向的另一側(cè)設(shè)置一個(gè)擋圈;如雙向受壓,則在O型圈兩側(cè)各放一個(gè)擋圈。為了減小摩擦力,也可采用楔型擋圈。當(dāng)壓力液體從左方施加作用時(shí),右方擋圈被推起,左方擋圈不與被密封表面接觸,因此摩擦力減小。總的來(lái)說(shuō),采用擋圈會(huì)增大密封裝置的摩擦力,而楔型擋圈對(duì)減小這種摩擦力具有十分重要的意義。對(duì)于固定用的O型圈,當(dāng)工作壓力大于32Mpa時(shí),也需要使用擋圈。

     

    O形橡膠密圈的橡膠硬度與溝槽最大間隙及工作壓力關(guān)系

    工作壓力,MPa

    ≤3.5

    3.5~7.0

    7.0~10.3

    10.3~13.7

    13.7~20.6

    最大間隙(C)

    硬度(邵氏A)70

    0.20

    0.125

    0.075

    0.05

    0.02

    最大間隙(C)

    硬度(邵氏A)80

    0.35

    0.30

    0.25

    0.20

    0.125

     

    O形橡膠密封圈在不同壓力下擠入間隙的情況

                   

     

        5.2  O型圈的安裝

       O型圈的安裝質(zhì)量對(duì)其密封性和使用壽命均有重要的影響。泄漏問(wèn)題往往是因?yàn)榘惭b不良而造成的。

     

         安裝過(guò)程中不允許出現(xiàn)O型圈被劃傷和位置安裝不正,以及O型圈被扭曲等情況。裝配前,密封溝槽、密封配合面必須嚴(yán)格清洗;同時(shí)對(duì)O型圈裝配中要通過(guò)的表面涂敷潤(rùn)滑脂。

     

      為了防止O型圈在安裝時(shí)被尖角和螺紋等銳邊切傷或劃傷,應(yīng)在安裝的軸端和孔端留有15º~30º的引入角。當(dāng)O型圈需通過(guò)外螺紋時(shí),應(yīng)使用專(zhuān)用的薄壁金屬導(dǎo)套,套住外螺紋;如果O型圈需通過(guò)孔口時(shí),應(yīng)使孔口倒成相應(yīng)的斜角形狀,以防O型圈被劃傷。坡口的斜角一般為a=120º~140º

     

     

    O形橡膠密封圈泄漏原因及改進(jìn)意見(jiàn)

    常見(jiàn)疵病

    產(chǎn)   生   原   因

    改   進(jìn)   意   見(jiàn)

    泄  漏

    1、  安裝時(shí)損壞即配偶件的棱角過(guò)孔時(shí)劃傷;

     

    2、壓縮量過(guò)小;

    1、安裝時(shí)將殼體的端部加工為倒角,以保證安裝時(shí)O形橡膠密封圈不受剪切而損壞;

    2、適當(dāng)?shù)脑黾訅嚎s量;

    大 泄 漏

    1、  O形橡膠密封圈失去彈性;

    2、  O形橡膠密封圈表面遭受?chē)?yán)重磨擦損壞;

    3、  O形橡膠密封圈過(guò)度收縮;

    4、  O形橡膠密封圈受密封介質(zhì)腐蝕、溶脹;

    5、  間隙值過(guò)大,O形橡膠密封圈被擠出;

    6、  O形橡膠密封圈斷面直徑單邊粗細(xì)不一致,造成運(yùn)動(dòng)時(shí)扭曲破壞;

    1、  提高O形橡膠密封圈材料性能,延長(zhǎng)使用使用壽命;

    2、  適當(dāng)提高O形橡膠密封圈膠料硬度,減少磨擦系數(shù);

    3、  動(dòng)態(tài)使用時(shí),O形橡膠密封圈內(nèi)徑應(yīng)比軸徑稍大;

    4、  提高O形橡膠密封圈膠料的耐油性;

    5、  減小間隙值

    6、  加強(qiáng)O形橡膠密封圈模型的尺寸控制和產(chǎn)品檢驗(yàn);

     

    O形橡膠密封圈早期損壞

    1、  O形橡膠密封圈過(guò)度拉伸,過(guò)早發(fā)生斷裂

    2、  安裝時(shí)損壞

    3、  壓縮量過(guò)大,嚴(yán)重磨擦或剪切

    4、  選用O形橡膠密封圈或溝槽尺寸不妥

    1、  動(dòng)態(tài)使用時(shí),O形橡膠密封圈內(nèi)徑應(yīng)比軸徑稍大;

    2、  安裝時(shí)才用金屬導(dǎo)套

    3、  減小壓縮量;

    4、  正確選用O形橡膠密封圈和溝槽的配合

    低溫泄漏

    O形橡膠密封圈在低溫下失去彈性

    提高O形橡膠密封圈膠料的耐寒性

    過(guò)度磨擦

    1、  壓縮量過(guò)大;

    2、  O形橡膠密封圈溢出或耐油差,過(guò)度溶脹;

    1、  減少壓縮量或矯正溝槽尺寸提高金屬表面的光潔度

    2、  采用擋圈防止O形橡膠密封圈溢出或提高O形橡膠密封圈材料的耐油性;

     

    (七)膠料物理機(jī)械性能

     

     

     

     

     

     

    O形橡膠密封圈膠料物理機(jī)械性能

    性    能

        組

       組

    硬度(邵氏A)

    拉伸強(qiáng)度, MPa     ≥

    扯斷伸長(zhǎng)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

    壓縮永久變形, % ≤

    100℃×24h

    125℃×24h

     

    35

     

    35

     

    35

     

    35

     

    40

     

    40

     

    40

     

    40

    執(zhí) 空 氣 老 化 試 驗(yàn)

    硬度變化:

    100℃×24h≤

    125℃×24h≤

     

    +10

     

    +10

     

    +10

     

    +10

     

    +10

     

    +10

     

    +10

     

    +10

    拉伸強(qiáng)度變化率,%≤

    100℃×24h

    125℃×24h

     

    -15

     

    -15

     

    -20

     

    -20

     

    -15

     

    -15

     

    -20

     

    -20

    扯斷伸長(zhǎng)變化率,%≤

    100℃×24h

    125℃×24h

     

    -35

     

    -35

     

    -35

     

    -35

     

    -40

     

    -35

     

    -35

     

    -40

    耐 液 體 試 驗(yàn)

    1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油(100℃×24h)

    硬度變化

    體積變化率,%

     

    -3,+7

    -7,+6

     

    -3,+7

    -7,+6

     

    -3,+7

    -7,+6

     

    -3,+7

    -7,+6

     

     

     

     

    3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油(100℃×24h)

    硬度變化

    體積變化率,%

     

    -10,0

    0,+15

     

    -10,0

    0,+15

     

    -10,0

    0,+15

     

    -10,0

    0,+15

     

     

     

     

    1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油(125℃×24h)

    硬度變化

    體積變化率,%

     

     

     

     

     

    -5,+10

    -8,+6

     

    -5,+10

    -8,+6

     

    -5,+10

    -8,+6

     

    -5,+10

    -8,+6

    3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)油(125℃×24h)

    硬度變化

    體積變化率,%

     

     

     

     

     

    -15,0

    0,+20

     

    -15,0

    0,+20

     

    -15,0

    0,+20

     

    -15,0

    0,+20

    脆性溫度, ℃≤

    -40

    -40

    -40

    -40

    -30

    -30

    -30

    -30

     

     

    (八)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

     

     

     

     

     

     

     

    標(biāo)    準(zhǔn)

    O型橡膠截面直徑  W

    美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) AS 568

    1.78   2.62   3.53   5.33   7.00

    英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) BS 1516

    日本標(biāo)準(zhǔn) JIS B2401

    1.90   2.4    3.1    3.5    5.7    8.4

    國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO 3601/1

    1.8   2.65   3.55  5.30  7.00

    德國(guó)標(biāo)準(zhǔn) DIN 3771/1

    中國(guó)標(biāo)準(zhǔn) GB 3452.1

    優(yōu)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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