O型圈密封结构设计

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O型圈密封结构设计 型圈密封结构设计

Li Qiang 2011-01-07

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O型圈密封结构设计

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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、 10、问题

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1.0 O型圈概述 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 型圈是一种界面形状为圆形的橡胶圈 橡胶

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1.1 O型圈特点 型圈特点

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

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O型圈密封原理 2.1 O型圈密封原理

将不会泄漏。 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，Pw>Pseal时，将不会泄漏。 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P =K× +K× Pm=P0+Pp，Pp=K×P。 Pm=P0+K×P 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？） K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型圈存在初始压力，就可实现无泄漏的绝对密封。 型圈密封是一种自密封结构。 因此，只要O型圈存在初始压力，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。

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2.2 O型圈密封压缩变形率选择

偏心

理论上0压缩也可实现密封，实际是不可能的。 理论上0压缩也可实现密封，实际是不可能的。 工作载荷下， 型圈拉伸，变细， 偏心 工作载荷下，O型圈拉伸，变细，就可能泄漏 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） 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（ 25%） 7%- 的压缩变形率， ），动密封取小的压缩率 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%）

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型圈受内压、 2.3 O型圈受内压、外压选择

受外压 受内压 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。 防止出现在工作压力下出现O型圈直径变小。 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 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， 形圈最好处于拉伸状态， 1%相应地使截面直径 0.5%。 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%。 大允许拉伸量为6%；对于轴用（内压）密封， 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% 3%

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2.4 O型圈挤出原理

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O型圈允许挤出间隙 2.4 O型圈允许挤出间隙

最大允许挤出间隙gmax 最大允许挤出间隙gmax 和系统 压力， 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， 度有关。通常，工作压力越高，最 大允许挤出间隙gmax 取值越小。 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 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 形圈挤出甚至损坏,当压力超过5MPa 时，建议使用挡圈

材料硬度 压力MPa ≤3.50 邵氏硬度A70 ≤7.00 ≤10.50 ≤3.50 ≤7.00 邵氏硬度A80 ≤10.50 ≤14.00 ≤17.50 ≤3.50 ≤7.00 ≤10.50 邵氏硬度A90 ≤14.00 ≤17.50 ≤21.00 ≤35.00 O形圈截面直径W 2.62 3.53 5.33 0.09 0.10 0.13 0.07 0.04 0.13 0.09 0.07 0.04 0.02 0.15 0.13 0.09 0.07 0.05 0.04 0.03 0.08 0.05 0.15 0.10 0.08 0.05 0.03 0.20 0.15 0.10 0.08 0.07 0.05 0.03 0.09 0.07 0.18 0.13 0.09 0.07 0.03 0.23 0.18 0.13 0.09 0.08 0.07 0.04

1.78 0.08 0.05 0.03 0.10 0.08 0.05 0.03 0.02 0.13 0.10 0.07 0.05 0.04 0.03 0.02

7.00 0.15 0.10 0.08 0.20 0.15 0.10 0.08 0.04 0.25 0.20 0.15 0.10 0.09 0.08 0.04

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2.4 O型圈允许挤出间隙

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2.5 O型圈压缩量选择

液压-气动-静密封 液压-气动-

液压-动密封 液压-

气动气动-动密封

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和材料有关的O 和材料有关的O形圈圆周方向的压缩力

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3.0 O型圈材料特性

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3.1 O型圈材料特性比较图

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3.2 O型圈材料特性排序

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3.3 O型圈材料硬度

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3.4 O型圈材料特性

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3.5 O型圈材料耐化学性

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3.6 O型圈材料耐温性

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3.7 O型圈材料选择原则

外界因素： 外界因素： 工作状态：动密封，静密封；连续工作， 1，工作状态：动密封，静密封；连续工作，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 工作介质：液体、气体还

是两相流，及介质的物理化学性能， 工作压力：介质工作压力高低，压力波幅， 3，工作压力：介质工作压力高低，压力波幅，瞬时最大压力 工作温度： 4，工作温度：瞬时温度和冷热交变温度 成本来源：成本低， 5，成本来源：成本低，来源广

O型圈的硬度硬度： 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 70- 邵氏硬度， 70， 80， 90。 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。

Microsoft Office Word 97 - 2003 文档

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4.0 O型圈设计原则

通则： 通则： 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。 型圈直径压缩和拉伸。 压缩 压缩量过小： a，压缩量过小：泄漏 压缩量过大： b，压缩量过大：应力松弛引起泄漏 拉伸量过大： c，拉伸量过大：界面直径减少太大而引起泄漏 压缩率设计： 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%。 圆柱静密封：10%-15%，平面静密封：15%-30%。 往复运动密封：10%-15%。 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%。 3%3%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， 5%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。 15%， 如超过15%，重新选材。

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4.1 O型圈设计原则

拉伸率设计： 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 型圈装入轴中后，一般会有拉伸， 装配时容易脱出，如拉伸过大，会导致O ，装配时容易脱出，如拉伸过大，会导致O型圈截面 积减少太多，出现泄漏。 积减少太多，出现泄漏。 一般其拉伸量为1% 5%。 1%一般其拉伸量为1%-5%。

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