O型圈密封原理及設計應用
2021-08-07 11:53:20
O型圈是一種斷面形狀為圓形的密封元件，它廣泛用于各種機械設備中，在一定溫度、壓力及不同的液體或氣體介質中起到密封作用。
與其它密封圈相比，具有如下的優越性能：
①、密封部位結構簡單，安裝部位緊湊，而且重量較輕。②、有自密封作用，往往只用一個密封件便能完成密封效果。
③、密封性能好，用作靜密封時幾乎沒有泄漏，用作動密封時，只在速度較高時才有些泄漏。
④、運動摩擦阻力很小，對于壓力交變的場合也能適應。
⑤、尺寸和溝槽已標準化，成本低，產品易得，便于使用和外購。
與其它密封圈相比，也存在下列三個問題：
①、起動時的摩擦阻力大。
②、用作氣動裝置的密封時，必須加潤滑油，防止磨損。
③、對偶合配件，如運動面、溝槽、間隙等的加工尺寸及精度要求很嚴。
O型圈的結構設計原理
因為O型圈是安裝在各種溝槽中使用，現將安裝溝槽情況列于表4-1-3。
壓力與密封間隙
O型圈一般是由壓縮所產生的回彈來進行密封的，但隨著壓力的增加，其被擠入密封濁隙而產生形狀變化，如圖4-1
為了使O型圈具有良好的密封作用并延長使用壽命，必須使O型圈的安裝溝槽和密封部位的間隙設計恰當，當間隙過大時O型圈在油壓的作用下擠間隙，造成損傷，從而引起泄露。當工作壓力小于9.8Mpa時一般不設計擋圈,當壓力大于9.8Mpa時O型圈承壓面易被擠出，應加擋圈;若單向受壓，在承壓面設置一個擋圈，若是雙向受壓則要設置二個擋圈，如圖4-2
O型圈執行標準
O型圈的硬度與溝槽最大間隙及工作壓力關系
密封間隙的大小與壓力等級、橡膠硬度及O型圈斷面的直徑相關情況，見下表：
活塞桿密封中溝槽深度
缸孔密封時溝槽的深度
徑向密封溝槽的深度
一般徑向密封溝槽寬度; 見表4-1-5
不同截面O型圈的軸向溝槽寬度和深度
軸向密封溝槽寬度和深度見表4-1-8
O型圈橡膠材料的硬度與工作壓力的關系
在橡膠材料標準中，以硬度和壓縮永久變形兩項性能最為重要。選擇壓縮變形較小的橡膠材料對密封性能是有利的，而硬度對于O型圈耐壓和抗擠又是至關重要的。根據國標和實踐經驗，橡膠在規定溫度下的壓縮永久變形最大不超過50%。而橡膠的硬度與密封工作壓力密切相關，壓力越高，硬度也是越高;參見表4-1-11
注：旋轉運動工作壓力一般不超過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計。
溝槽的光潔度要求
溝槽的光潔度、溝槽接觸表面的粗糙度對密封效果和耐久性有很大影響。
密封溝槽的各配合偶件表面光潔度
溝槽與壓縮量
靜密封O型圈的壓縮率，一般情況下選用15～25%(此數據經驗數據)，動密封如往復運動情況下壓縮率選用10～12%，旋轉運動下一般取3～5%的壓縮率，常用O型的圈壓縮量與溝槽尺寸見表4-1-9
