完整版O型圈密封圈的选用分析.docx
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完整版O型圈密封圈的选用分析
O形密封圈的选用
一、概述
特点：
O形密封圈由于它制造费用低及使用方便，因而被广泛应用在各种动、静密封场合。
标准：
大部分国家对O形密封圈都制定系列产品标准，其中美国标准（AS568）、日本标准（JISB2401）、国际标准（ISO3601/1）较为通用。
O型圈标准一览表表1
标准
O型圈截面直径W
美国标准AS568
英国标准BS1516
1.782.623.535.337.00
日本标准JISB2401
1.92.43.13.55.78.4
国际标准ISO3601/1
德国标准DIN3771/1
中国标准GB3452.1
1.82.653.555.307.00
优先的米制尺寸
1.01.52.02.53.0
3.54.04.55.05.5
6.07.08.010.012.0
美国标准AS568（900系列）
1.021.421.631.831.98
2.082.212.462.953.00
密封机理：
O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。
安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。
它随系统压力的提高而增大。
性能参数：
静态密封
动态密封
工作压力
无挡圈时，最高可达20MPa；
有挡圈时，最高可达40MPa；
用特殊挡圈时，最高可达200MPa。
无挡圈时，最高可达5MPa；
有挡圈时，较高压力。
运动速度
最大往复速度可达0.5m/s，最大旋转速度可达2.0m/s。
温度
一般场合：
-30℃～+110℃；特殊橡胶：
-60℃～+250℃；旋转场合：
-30℃～+80℃
介质
见《橡胶密封件原料特性表》。
二、O形密封圈选择应考虑的因素
1、工作介质和工作条件
在具体选取O形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。
还须综合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。
若用在旋转场合，须考虑由于摩擦热引起的温升。
不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样，见《橡胶密封件原料特性表》。
2、密封形式
按负载类型可分为静密封和动密封；按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封；按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。
径向安装时，对于轴用密封，应使O形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小；对于孔用密封，应使其内径等于或略小于沟槽的直径d1。
轴向安装时，要考虑压力方向。
内部压力时，O形圈外径应比沟槽外径d3约大1～2%；外部压力时，应使O形圈内径比沟漕内径d4约小1～3%。
三、影响密封性能的其它因素
1、O形圈的硬度
O形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。
O形圈的硬度决定了O形圈的压缩量和沟槽最大允许挤出间隙。
由于邵氏A70的丁腈密封都能满足大部分的使用条件，故如对密封材料不作特殊说明，一般提供邵氏A70的丁腈橡胶。
2、挤出间隙
最大允许挤出间隙gmax和系统压力，O形圈截面直径以及材料硬度有关。
通常，工作压力越高，最大允许挤出间隙gmax取值越小。
如果间隙g超过允许范围，就会导致O形圈挤出甚至损坏。
3、压缩永久变形
评定O形圈密封性能的另一指标即所选材料的压缩永久变形。
在压力作用下，作为弹性元件的O形圈，产生弹性变形，随着压力增大，也会出现永久的塑性变形。
压缩永久变形d可由下式确定：
式中：
b0-原始厚度（即截面直径W）
b1-压缩状态下的厚度
b2-释放后的厚度
通常，为防止出现永久的塑性变形，O形圈允许的最大压缩量在静密封中约为30%，在动密封中约为20%。
表2最大允许挤出间隙gmax
压力
MPa
O形圈截面直径W
1.78
2.62
3.53
5.33
7.00
邵氏硬度A70
≤3.50
0.08
0.09
0.10
0.13
0.15
≤7.00
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤10.50
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
邵氏硬度A80
≤3.50
0.10
0.13
0.15
0.18
0.20
≤7.00
0.08
0.09
0.10
0.13
0.15
≤10.50
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤14.00
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
≤17.50
0.02
0.02
0.03
0.03
0.04
邵氏硬度A90
≤3.50
0.13
0.15
0.20
0.23
0.25
≤7.00
0.10
0.13
0.15
0.18
0.20
≤10.50
0.07
0.09
0.10
0.13
0.15
≤14.00
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤17.50
0.04
0.05
0.07
0.08
0.09
≤21.00
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
≤35.00
0.02
0.03
0.03
0.04
0.04
※ 当压力超过5MPa时，建议使用挡圈。
※ 对静密封应用场合，推荐配合为H7/g6。
4、预压缩量
O形圈安装在沟槽里，为保证其密封性能，应预留一个初始压缩量。
对于不同的应用场合，相对于截面直径W的预压缩量也不同。
通常，在静密封中约为15%-30%，而在动密封中约为9%-25%。
具体可参照下述图表选择。
液压-气动-静密封
预压缩允许范围
液压-动密封
预压缩允许范围
气动-动密封
预压缩允许范围
和材料有关的O形圈
圆周方向的压缩力
5、拉伸与压缩
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%。
6、O形圈用作旋转轴密封
O形圈也可用作低速旋转运动及运行周期较短的旋转轴密封。
当圆周速度低于0.5m/s时，O形圈选择可按正常设计标准；当圆周速度大于0.5m/s时，须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象，故选择密封圈使其内径比起被它密封的轴径约大2%，上述现象就可以避免。
密封圈在沟槽中安装后，导致密封圈受到径向压缩，O形圈圈在沟漕中形成微量波纹状，从而改善了润滑条件。
7、安装压缩力
安装时，压缩力跟初始压缩的程度和材料硬度有关，图示为每厘米密封周长上的单位压缩力和截面直径间的关系，用以估算安装O形圈时所需的总力大小。
O型密封圈技术数据
一、概况
对于不同种类固定密封或动密封应用场合，O形密封圈（简称O形圈）为设计者提供了一种既有效又经济的密封元件。
因成本低和使用简便，使得O形圈被广泛应用。
在一般和特殊应用场合中，由于弹性材料具有十分大的选择范围，实际上也允许O形圈用于气态介质的密封。
二、说明
O形圈是在模具里硫化成型的；O型圈具有圆截面环状的特征。
O型圈尺寸是由其内径和其断面直径决定的。
三、操作方法
O形圈是一种双向作用密封元件。
由于在安装时，受到径向或轴向方面初始压缩赋予O形圈自身的初始密封能力。
由系统压力而产生的密封力与初始密封力合成总的密封力，它随系统压力的提高而提高。
四、优点
廉价，可用于低成本介质中
简单，整体式沟槽设计降低零件和设计费用
设计紧凑，零件外形较小
安装极为简单，减少了差错
适合于解决许多密封问题，如静密封、动密封、单作用或双作用密封有很多化合物可供选择，并与大多数流体具有兼容性
五、材质
丁腈胶NBR、橡塑复合材料RP和氟胶FKM。
六、应用范围
O形圈被用作为一种主要密封元件，作为滑履密封和刮尘圈的斌能元件，它覆盖了很大的使用场合。
几乎没有任何工业不使用O形圈。
O形圈在静密封场合中，显示了突出的作用。
然而，在动态的适当场合中，O形圈也常被应用；但它受到密封处的速度和压力的限制。
七、技术数据
压力：
静态场合
无挡圈时，最大可达到压力20MPa
有挡圈时，最大可达压力40MPa
用特殊挡圈时，最大可达压力200MPa
动态压力
无挡圈时，往复运动最大可达5MPa
有挡圈时，较高压力
速度：
最大往复速度可达0.5m/s
最大旋转速度可达2.0m/s
温度：
取决于化合物和介质的抗耐性
一般场合-30°C~+100°C
特殊的弹性体-60°C~+316°C
旋转场合-30°C~+80°C
判定使用准则时，必须认真考虑温度峰值、连续工作温度和运行周期。
在旋转场合中，必须考虑由于磨擦热引起温度上升。
介质
由于有各种合适的化合物，所以密封可用于所有的液体、气体和化学制品等介质。
最大压缩量：
动密封：
O形圈直径的20%
静密封：
O形圈直径的30%
八：
设计标准
设计时可参照GB3452.1-82、GB1235-76标准示例。
九、标注及订货方法
GB3452.1-82标准O形圈用订货号来标注，示例：
O形圈内径×截面；
GB1235-76标准O形圈用订货号来标注，示例：
O形圈外径×截面。
GB1235-76
公称
公称
实行内径
公称
公称
实行内径
公称
公称
实行内径
外径
断面直径
外径
断面直径
外径
断面直径
D
H
d1
公差
D
H
d1
公差
D
H
d1
公差
5
1.9±0.08
1.7
±0.12
32
3.1±0.10
26.5
±0.20
125
3.1±0.10
119.5
±0.50
6
2.7
35
29.5
130
124.5
7
3.7
37
31.5
135
129.5
8
4.7
40
34.5
140
134.5
9
5.7
45
39.5
145
139.5
10
6.7
50
44.5
150
144.5
11
7.7
55
49.5
155
149.5
12
8.7
60
54.5
±0.40
160
3.5±0.10
154.5
13
9.7
63
57.5
165
159.5
-14
10.7
65
59.5
28
21.6
±0.20
14
2.4±0.09
9.6
±0.13
68
62.5
30
23.6
15
10.6
70
64.5
31
24.6
16
11.6
75
59.5
32
25.6
18
13.6
80
74.5
34
27.6
19
14.6
85
79.5
35
28.6
20
15.6
90
84.5
36
29.6
22
17.6
95
89.5
38
31.6
24
19.6
100
94.5
40
33.6
25
20.6
105
99.5
41
34.6
26
21.6
110
104.5
42
35.6
28
3.1±0.10
22.5
±0.20
115
109.5
±0.50
44
37.6
30
24.5
120
114.5
45
38.6
外径
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