O形密封圈和密封圈槽选配及应用技术Word格式.docx
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这种方法的弊端是:
（1）密封圈是弹性体,夕卜径测量不准确；
（2）在设计新工具时,往往没有现成的密封圈,难以确定尺寸,其过盈量往往拿握不准确。
过盈量太大时密封圈易被剪切损坏，太小又容易失封。
针对这种情况,笔者提出一种选配密封圈的理论计算方法（指外密封圈），以供参考、讨论。
密封圈的密封机理
密封圈蜜蜂属于挤压弹性体密封，是靠密封环预先被挤压有弹性变形产生预紧力，同时，工作介质压力也挤压密封环，使之产生自紧力。
也就是说,积压弹性体密封属于自紧式密封。
密封圈在截至压力P1作用下，其受力状况如图1所示,产生的接触压力为
式中：
6——介质压力下的总接触压力，MPa
加——密封圈初始压力，称之为预接触压力，MPa
'
Pc——介质压力经密封圈传递给接触面的接触压力，成为介质作用接触压
力，△p=kPl,MPa,其中k为侧压系数,k=v/（l-v），对于橡胶密封件S
0.9-0.985;
v为密封圈材料的泊松比，对于橡胶密封件，二0.48~0.496。
图1密封圈接触压丿J分们
要保持密封，必须保证Pc>
Pl,而小6永远小于P1,故应保持足够的预接触压力Pcoz即密封圈要有足够的预压缩率,才能保证密封。
但是如果预压缩率太大，又会影响密封圈的工作寿命，因此密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
密封圈及密封圈槽的选配方法
内密封圈的选配1:
匕较简单不再赘述，这里只介绍一种外密封圈的选配方法。
假定孔、轴直接分别为D、d,所选密封圈为DOXdO，问题是如何确定密封圈槽的底径D1,如图2所示。
图2密封圈及密封圈槽尺寸
密封圈被套在密封圈槽上之后，一般都有一定的拉伸量，其断面直径dO变小了，假定变为dl,根据体积不变原理，则密封圈安装前后的体积相等，即
jV*!
1D?
密封圈外径，mm：
血一巒封圈断浙直径，mm：
D孔直從，mm；
8密」寸圈过inf*ibnun：
dL——拉伸后的密判圈ISrinin径，mn）o
式⑵小・6位1叮根拥）他从*1«
|i选取・惊爲対己知仏则诃汁鉅岀d,为了简化iE・用D-8-血代普A6T计翼.则武⑵可简化为
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IS化后计算出的觀S有一定的陨差・格血再冋归到式（3）屮iH7.求出d,•即
th=Do（]）
式中，d2——拉伸后的密封圈截面直径，mm
如此类推，可计算出d3,dl......,—般来说d2值就已达到要求,则密封圈
槽底径D1为
D】二D+6-2d2⑸
现举例说明以上计算如Y341-148注水封隔器活塞孔、轴尺寸为139H9/d9
（孔为136+0.1/0）,所选择密封圈为135X5mm,过盈量选择为1.3mm,贝[J
变形后的密封圈断面直径为
心=J；
；
%"
》=4・956讪
必豊孕二4.955mm
取也二4.96晌则
Di二D十§
-2d?
二127.38mm.
结合孔從讥祖配上公差后，则槽底径必为0127：
8：
|mmJ
假定没有135mmX5mm的密封圈，只有132mmX5mm的密封圈，则密封圈槽底径可用同样方法算得,即配上公差后D1为127+0.5/+0.4。
由以上计算可以知道，根据不同的密封圈，可以计算出不同的密封圈槽尺寸,可见这种方法t匕较简单、灵活。
但是为了保证密封长期有效地工作,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔轴配合精度等相关参数。
相关参数的确定于应用
1.压缩率减过®
>
6
密封圈是典型的挤压型密封。
如图3所示，其压缩率£
通常由以下公式
表ZF
E="
"
0”!
x100%
其中hO——密封圈槽底至被密封面的距离,mm
对于圆柱面静密封和往复动密封,210%~15%;
对于平面静密封z8
二15%~30%;
旋转
动密封*3%~8%;
低摩擦密封*5%~8%。
选取密封圈压缩率时主要应考虑的因素，一是要有足够的密封面结出压力；
二是摩擦
力应尽量小；
三是尽量避免永久性变形。
与压缩率£
相对应的是过盈量6,过盈量5表示密封圈的预压缩情况,其推荐值见
表1。
表1基本尺寸与过盈量关系推荐值mm
孔直径D尺寸范围
过盈量§
动密封
静密封
<
30
0.25〜0.33
0.3〜0.4
30〜30
0.35-0.50
0.4；
〜0.6
50-S0
0.50-0.70
0.6-0.8
80〜120
0.70^1.00
0.8-1.2
120
1.00740
1.2-1.6
注：
井下工具用密封圈多为静密封，&
值应从静密封栏中选取。
密封圈装入密封圈槽后,—般都会有一定的拉伸量。
但是根据所查阅的
未对拉伸量有明确的定义。
根据笔者的理解,拉伸量应该是拉伸后的密封圈中径与自然状态时的中径之比，即
a=⑪+血）/（Do-do）⑹
式中a——密封圈的拉伸量，mm
a的通常推荐值为1.01-1.05.笔者一般取值为1.05,特殊情况下，甚至取为l.lo为了保证密封圈装入密封圈槽后不至于太松，a值取得稍大。
3.密封圈槽的宽度与形状
—般推荐的密封圈槽尺寸见表2,其形状如图4所示。
槽宽大致为密封圈断面直径的
1.3倍,而平时设计中往往是密封圈槽宽度与密封圈断面直径相等，或者不论密封圈断面直径多大,密封圈比槽宽0.5mm。
采用这种尺寸设计的弊端是：
（1）用起子或铁钎撬密封圈时，容易损坏密封圈槽，尤其是内密封圈槽，这将降＜頊耐压差能力；
（2）孑L、轴配合时，由于密封圈有预过盈量，槽太窄易剪切密封圈。
因此，今后在设计密封圈槽宽时应注意规范尺寸。
在加工r为0.1~0.2和R为0.2~0.5的圆弧时，要特别注意r处，如果太尖，在承受高压时易损坏密封圈，需要用砂布将其稍稍打钝。
表2密封圈槽的尺寸[1]mm
密封圈断面直径缶
槽宽B
|r
r
1.9
2.5
0.2
0.1
2.4
3.2
0.1
3.1
4.0
0.3
3.5
4.5
0.3
4.6
6.1
5.7
7.5
0.2
8.6
11.0
0.5
4.轴空配合公差
在承受大于16MPa压差时，孑d轴配合一般推荐为H8/f8或H8/f7,在承受高压情况下，还要安装密封挡环［1］。
而井下工具工作压力一般超过16MPa,所用孔、轴配合常常采用H9/h9,H10/dl0,H10/cl0,甚至Hll/cll,—方面精度等级较低，另一方面孔、轴间隙太大。
这就要求密封圈的过盈量也要大。
如V241-150酸化压裂封隔器的轴、孔配合采用H8/e8zY341—148堵水封隔器采用H9/d9,轴、孑L基本尺寸相同的酸化压裂封隔器密封圈的过盈量比堵水封隔器的小，密封效果就好。
想通精度等级轴、孔的配合间隙不同，其受剪切力的面积大、则总作用力就大，密封圈损坏的可能性加大，但如果轴、孔间隙过小，则轴、孔的同轴度要求更高，加工难度增大。
如果片面追求高精度，势必増加加工难度和成本。
考虑到试制车间的加工水平及井下工具的实际工作情况（主要是静密封）,笔者建议密封圈密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8,在使用要求不高的情况下,也可选用H9/e9o
5.橡胶硬度
在工作压力8~16MPa范围内橡胶推荐硬度为70~80HS;
16~32MPa范围内，推荐硬度
为80~90HS。
应加强密封圈进货质量检验。
建议
（1）密封圈槽的尺寸和形状应规范设计,不可随心所欲
（2）为保证密封圈长期有效地工作，必须合理选择压缩率（或过盈量）、拉伸量和
孔轴配合精度等。
（3）密封圈及密封圈槽的选配可由计算求得
参考文献
[1]顾永泉f流体动密封，东营：
石油大学出版社，1990:
327-347
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