O型圈密封原理及设计应用
2020-08-07 11:53:20
O型圈是一种断面形状为圆形的密封元件，它广泛用于各种机械设备中，在一定温度、压力及不同的液体或气体介质中起到密封作用。
与其它密封圈相比，具有如下的优越性能：
①、密封部位结构简单，安装部位紧凑，而且重量较轻。②、有自密封作用，往往只用一个密封件便能完成密封效果。
③、密封性能好，用作静密封时几乎没有泄漏，用作动密封时，只在速度较高时才有些泄漏。
④、运动摩擦阻力很小，对于压力交变的场合也能适应。
⑤、尺寸和沟槽已标准化，成本低，产品易得，便于使用和外购。
与其它密封圈相比，也存在下列三个问题：
①、起动时的摩擦阻力大。
②、用作气动装置的密封时，必须加润滑油，防止磨损。
③、对偶合配件，如运动面、沟槽、间隙等的加工尺寸及精度要求很严。
O型圈的结构设计原理
因为O型圈是安装在各种沟槽中使用，现将安装沟槽情况列于表4-1-3。
压力与密封间隙
O型圈一般是由压缩所产生的回弹来进行密封的，但随着压力的增加，其被挤入密封浊隙而产生形状变化，如图4-1
为了使O型圈具有良好的密封作用并延长使用寿命，必须使O型圈的安装沟槽和密封部位的间隙设计恰当，当间隙过大时O型圈在油压的作用下挤间隙，造成损伤，从而引起泄露。当工作压力小于9.8Mpa时一般不设计挡圈,当压力大于9.8Mpa时O型圈承压面易被挤出，应加挡圈;若单向受压，在承压面设置一个挡圈，若是双向受压则要设置二个挡圈，如图4-2
O型圈执行标准
O型圈的硬度与沟槽最大间隙及工作压力关系
密封间隙的大小与压力等级、橡胶硬度及O型圈断面的直径相关情况，见下表：
活塞杆密封中沟槽深度
缸孔密封时沟槽的深度
径向密封沟槽的深度
一般径向密封沟槽宽度; 见表4-1-5
不同截面O型圈的轴向沟槽宽度和深度
轴向密封沟槽宽度和深度见表4-1-8
O型圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系
在橡胶材料标准中，以硬度和压缩永久变形两项性能最为重要。选择压缩变形较小的橡胶材料对密封性能是有利的，而硬度对于O型圈耐压和抗挤又是至关重要的。根据国标和实践经验，橡胶在规定温度下的压缩永久变形最大不超过50%。而橡胶的硬度与密封工作压力密切相关，压力越高，硬度也是越高;参见表4-1-11
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。
沟槽的光洁度要求
沟槽的光洁度、沟槽接触表面的粗糙度对密封效果和耐久性有很大影响。
密封沟槽的各配合偶件表面光洁度
沟槽与压缩量
静密封O型圈的压缩率，一般情况下选用15～25%(此数据经验数据)，动密封如往复运动情况下压缩率选用10～12%，旋转运动下一般取3～5%的压缩率，常用O型的圈压缩量与沟槽尺寸见表4-1-9
