*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,O形圈基础知识,作者 吴丹,时间,一、概述,1.1 O,形圈特点,O,形圈是一种小截面的圆环形密封元件，常用截面是圆形。主要材料为合成橡,胶，在液压工程中是用的最多、最普遍的一种密封件，主要做静密封及滑动密,封用。与其他密封件比有如下特点：,a.密封性好，寿命长。,b.单圈就可对两个方向起密封作用。,c.对油液、温度和压力的适应性好。,d.动摩擦阻力小。,e.体积小，重量轻，成本低。,f.密封部位结构简单，拆装方便,g.既可做静密封也可做动密封。,h.尺寸和沟槽已被标准化，选用和外购方便。,其缺点是，在做动密封启动时，摩擦阻力较大，约为动摩擦力的34倍，,在高压下易被挤入间隙。,1.2 表示方法,1,GB/T3452.1-1982的表示方法,内径d1 线径d2,比如：,1）,O,形圈 20 2.4 GB3452.1-82,20 代表,O,形圈内径为20mm,2.4 代表,O,形圈的截面直径是2.4mm,GB3452.1 代表的是标准号，,82 代表的是标准公布年代。,2）24002000 GB3452.1-82,2400 代表,O形,圈的截面直径是2.4mm,0200 代表,O形,圈内径为20mm,1.2 表示方法,2 GB/T3452.1-2005的表示方法,比如,（1）,O,形圈 7.51.8G GB/T3452.1，,7.5内径,1.8断面直径,G系列 （G通用O形圈),（A宇航用O形圈）,（2）,A,0,075G,GB/T3452.1,AO形圈线径1.80mm BO形圈线径2.65mm,CO形圈线径3.55mm DO形圈线径5.30mm,EO形圈线径7.30mm,二、O,形圈密封,工作状态,2.1,静密封用O形圈的作用,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。像这种借介质本身来,改变,O,形圈接触状态使之实现密封的过程，称为“自封作用”。,O,形圈预密封,2.1,静密封用O形圈的作用,自密封作用：由于预密封作,用，,O,形圈与被密封光滑面和沟槽,底面紧密接触。这样当流体通过,间隙进入沟槽时只能对,O,形圈的一,侧面起作用。当流体压力较大,时，把,O,形圈推向沟槽另一侧面而,挤压成D形，并把压力传递给接触,给接触面。,O,形圈的自封是有限的，当内压过高时，会出现,O,形圈的“胶料挤出”现,象。即密封部位因有间隙存在，受高压作用的,O,形圈在间隙处会产生应力集,中，当应力达到,O,形圈的料胶不能承受时，料胶就会被挤出来，此时虽然,O,形圈还能暂时维持密封，但实际已损坏。因此要严格选型。,2.2,动密封用O形圈的作用,O,形圈在动密封中，其预密封效果和自密封作用与静密封一样。但由于杆运动时,很容易将流体带到,O,形圈和杆之间，因此情况比较复杂。,工作中，假设,O,形圈左侧作用着介质压力P,1,（,如图a,），若将,O,形圈与杆接触部,位放大（,图b,），其接触表面实际是凹凸不平的，并非每一点都与金属表面接触。由,于自封作用，,O,形圈对杆产生的接触压力大于P,1,而得到密封。但当杆开始向右移动时,附着在杆上的介质被带到楔形狭缝（,图c,）。由于流体动压效应这部分介质的压力比,P,1,大。当它大于,O,形圈对杆的接触力时，介质便挤入,O,形圈的第一个凹槽处,（,图d,），杆继续向右移动时介质不断地进入下一个凹槽，介质便沿着杆运动的方向,泄露。当杆向左运动时，由于赶运动方向与杆压力方向相反，故不易泄露。泄漏量,是随着介质的粘度和杆的运动速度提高而增大的，还与,O,形圈的尺寸、工作压力等密,切相关。,a 压力作用于,O,形圈一侧,b 接触部位放大图,c 油被带到楔形狭缝,d 油被挤入,O,形圈第一凹槽,往复运动中橡胶,O,形圈的泄露,back,2.3 O,形圈的密封形式,1,按密封件与被密封装置的相对运动状态可以分为：,静密封、,往复动密封、转动密封和开关密封。,2,按,O,形圈在矩形沟槽中压缩密封配合的压缩量大小（松紧程度）可分为：压紧、,套紧、液动、气动和转动5种基本密封配合，以及在端面倒角槽中挤紧密封配,合。此外还有滑动密封和浮动密封两种特殊密封方法。,3,按被密封件的结构可分为：端面密封即轴向密封、角密封（孔端面倒角槽密封、,轴端面倒角槽密封）、圆柱密封即径向密封（圆柱内径密封,（活塞杆密封）,、圆,柱外径密封,（活塞密封）,）、圆锥面密封和球面密封。,三、,O,形圈的设计应用,3.1,O形圈的使用参数,3.1.1 压缩率,压缩率W通常用下式表示：W=（d,2,-h）/d,2,100%,式中d,2,-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：,1要有足够的密封接触面积；,2摩擦力尽量小；,3尽量避免永久变形。,3.1.1 压缩率,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；径向密封的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封的泄漏间,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。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。,1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%。,2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，允许的最,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。,3.1.2 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d2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：=(d+d2)/(d1+d2),式中d-轴径（mm）；d1-O形圈内径（mm）。,拉伸量的取值范围为1%-5%。如表一给出了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。,密封形式,密封介质,拉伸量,（%）,压缩率,w（%）,静密封,液压油,1.031.04,1525,空气,1.01,1525,往复运动,液压油,1.02,1217,空气,1.01,1217,旋转运动,液压油,0.95,38,表一 O型圈压缩率与拉伸量的限取范围,3.2,O形圈的安装沟槽,O形圈压缩量的大小主要由安装沟槽的结构和尺寸来保证。常用的沟槽形状,有矩形和三角形，一般情况三角形仅用于某些固定密封。由于压缩量不同所以静,密封、往复运动密封、选装运动密封的沟槽虽形状相似，但尺寸各不相同。,3.2.1 槽宽,槽宽主要从下面三个方面考虑：,1）必须大于O形圈压缩变形后的最大直径。,2）必须考虑到O形圈由于运动发热引起的膨胀和介质溶胀。,3）必须保证往复运动时槽内有一定的空间使O形圈滚动自如。一般认为，O形圈,的截面面积至少应占据矩形截面面积的85%，在许多场合下取槽宽为O形圈截,面直径的1.5倍。,注：沟槽太窄会增大运动时的摩擦阻力，O形圈磨损加大，易损；沟槽太宽使得O形圈的游动范围增大，也易磨损，且在静密封的脉动压力下，O形圈也可能,产生脉动游动出现异常磨损。另外，当内压很高时必须用挡圈，槽宽应相应,增大。,3.2,O形圈的安装沟槽,3.2.2 槽深,槽深是O形圈能否良好工作的关键尺寸，主要取决O形圈的压缩变形量。此,变形量由O形圈内径处的压缩变形量（,1,）和O形圈外径处的压缩变形量（,2,）,组成，当,1,=,2,时,，O形圈截面与槽截面中心重合，两种心愿的圆周相等，说,明O形圈安装时未受到拉伸；当,1,2,时,，O形圈截面中心的周长小于沟槽中,心的周长，说明O形圈以拉伸状态在沟槽内；当,1,2,时，O形圈截面周长大,于沟槽截面中心周长，此时O形圈以周向压缩来使用，拆卸时，O形圈会出现,弹跳现象。设计槽深时应首先确定O形圈的使用方式，然后再去选定合理的压缩,变形率（详见,表一,）。,除此之外，也要考虑材料对介质的溶胀性，材料本身的膨胀性等相关因,素，需考虑诸多设计因素。但国家对于沟槽的结构已经给出相关标准。,3.2,O形圈的安装沟槽,3.2.3 沟槽的选择设计,1.沟槽的安装形式,a 径向 活塞密封沟槽,b 径向 活塞杆密封沟槽,3.2.3 沟槽的选择设计,1.沟槽的安装形式,c 径向 带挡圈的沟槽,d 轴向 沟槽,说明：1）一般情况，为防止O形圈被挤入间隙而损坏，当液体工作压力超过,10MPa时，固定密封当液体压力超过32MPa时，应加密封挡圈（如图c），,挡圈多少视O形圈受压情况而定。,2）轴向密封外部受压时注意加直径d8处凸台，以防止O形圈进入管路。,表二 O形圈径向沟槽尺寸,O形圈截面直径d,2,1.80,2.65,3.55,5.30,7.00,沟槽,宽度,气动密封,2.2,3.4,4.6,6.9,9.3,液压动密封或静密封,b,+0.25,2.4,3.6,4.8,7.1,9.59.5,b,1,+0.25,3.8,5.0,6.2,9.0,12.3,b,2,+0.25,5.2,6.4,7.6,10.9,15.1,沟槽,深度t,活塞杆密封，（计算d3用）,液压动密封,1.42,2.16,2.96,4.48,5.95,气动动密封,1.46,2.23,3.03,4.65,6.20,静密封,1.38,2.07,2.74,4.19,5.67,活塞杆密封，（计算d6用）,液压动密封,1.47,2.24,3.07,4.66,6.16,气动动密封,1.57,2.37,3.24,4.86,6.43,静密封,1.42,2.15,2.85,4.36,5.89,最小倒角长度Zmin,1.1,1.5,1.8,2.7,3.6,槽底圆角半径r1,0.2-0.4,0.4-0.8,0.8-1.2,槽楞圆角半径r2,0.1-0.3,活塞杆密封沟槽槽底最大直径,d,3max,=d,4,+2t，d,4,活塞杆直径,活塞杆密封沟槽槽底最小直径d,6min,=d,5max,+2t，d,5max,活塞杆最大直径,3.2.3 沟槽的选择设计,1.沟槽的安装形式,O形圈的沟槽尺寸系列，中国已制定有标准，详见表三。,表三 密封用沟槽尺寸及压缩量,3.2.3 沟槽的选择设计,3.O形圈沟槽加工要求,为避免划伤和安装不当等问题造成的泄露，O形圈在安装时对沟槽及相关,部件的精度都有一定要求。,首先，安装时通过的尖叫需倒钝或修圆，通过的内孔应倒1020坡口。,其次，注意O形圈安装路径上的表面精度，轴须有较低的粗糙度值，必要时,需涂以润滑剂，对于安装沟槽及配合表面精度的要求详见表四。,表四 O形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度,3.3,O形圈的材料选用,O形圈材料选择主要考虑以下几点：,1）O形圈的工作状态 是指O形圈用于静密封、动密封还是滑动密封。,2）机器的工作状态 指机器处于连续工作还是断续工作，并考虑倒每次断续,时间的长短，是否有冲击载荷作用在密封部位。,3）工作介质的情况 工作介质是气体还