整理O型密封圈综述内含中国美国法国日本标准.docx

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整理O型密封圈综述内含中国美国法国日本标准

O型密封圈综述

（内含中国、美国、法国、日本国家标准）

一、O型圈概述

1、特点：

（1）、结构尺寸小、装拆方便；

（2）、适合多种密封形式：

静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏；

（3）、使用单件O型密封圈，有双向密封作用；

（4）、动摩擦阻力小；

（5）、价格低廉；

（6）、工作压力范围：

1.333×10³Pa的真空到400MPa的高压；

（7）、温度范围：

-60°C到200°C.

（8）、适合各种用途材料，尺寸和沟槽都已标准化，互换性强

（9）、适合多种运动方式：

旋转运动、轴向往复运动或组合运动（例如旋转往复组合运

动）

（10）、适合多种不同的密封介质：

油、水、气、化学介质或其它混合介质

（11）、通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计，实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。

（12）、材料品种多，可以根据不同的流体进行选择：

有丁腈橡胶（NRB）、氟橡胶（FKM）、硅橡胶（VMQ）、乙丙橡胶（EPDM）、氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（BU）、聚四氟乙烯（PTFE）、天然橡胶（NR）等

2、适用标准：

GB3452.1-92《液压气动用O形橡胶密封圈尺寸系列及公差》

GB3452.2-87《O形橡胶密封圈外观质量检验标准》

GB3452.3《液压气动用O形橡胶密封圈沟槽尺寸和设计计算准则》

HG/T2579-94《O形圈橡胶材料第一部分：

用于普通液压系统》

JISB2401-1991《O形圈》

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

标准

O型圈截面直径W

美国标准AS568

英国标准BS1516

1.78

2.62

3.53

5.33

7.00

日本标准JISB2401

1.9

2.4

3.1

3.5

5.7

84

国际标准ISO3601/1

德国标准DIN3771/1

中国标准GB3452.1

1.8

2.65

3.55

5.30

7.00

优先的米制尺寸

1.0

1.5

2.0

2.5

30.

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

7.0

8.0

10.0

12.0

另外,环境影响评价三个层次的意义，环境影响评价的资质管理、分类管理，建设项目环境影响评价的内容，规划环境影响评价文件的内容，环境价值的衡量还可能是将来考试的重点。

A.国家根据建设项目影响环境的范围，对建设项目的环境影响评价实行分类管理 

（一）安全预评价依据美国标准AS568

（900系列）

三、规划环境影响评价1.02

1.42

1.63

2.间接市场评估法1.83

1.98

2.08

2.21

4.将环境影响价值纳入项目的经济分析2.46

（一）安全评价的内涵2.95

（1）报送审批综合性规划草案和专项规划中的指导性规划草案时，将环境影响篇章或者说明一并报送。

3.00

 3、主要应用：

   径向静密封：

例如衬套、封盖、导管、缸。

   轴向静密封：

例如法兰、平板、顶盖。

   动密封情况：

推荐用于中等使用工况，要受到其密封的速度和压力的限制：

密封往复运动的活塞、活塞杆、柱塞等密封在传动轴、主轴、旋转导杆等上慢速的摆动、转动或螺旋运动

4、  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。

（A）无压缩状态

（B）无压力作用下的压缩状态

（C）压力作用

5、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

无挡圈时，最高可达5MPa

有挡圈时，最高可达40MPa

有挡圈时，较高压力

用特殊挡圈时，最高可达200MPa

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》。

6、橡胶密封件特性

橡胶密封件原料特性

PROPERTIESOFSEALELEMENTMATERIALS

ELEMENTMATERIALS

COMMONNAME

原材料一般名称

NITRILE

丁腈橡胶

NEOPRENE

氯丁橡胶

SILICONE

硅橡胶

FLUORO-

ELASTOMER

氟橡胶

ETHYLENE-

PROPYLENE

乙烯-丙烯橡胶

ASTMDESIGNATION

美国材料实验标准名称

NBR

R

CR

C

SI

S

FKM

V

EPDM

E

TEMPERATUREPROPERTIES温度特性

RANGE℃

温度范围摄氏

-40～+120

-30～+110

-70～+190

-40～+200

-40～+150

WEATHER抗风化性能

G

E

E

E

E

FLAME抗火焰性能

P

Q

E

E

E

MECHANICALPROPERTIES机械特性

TENSILESTRENGTH延展性

E

G

P

E

F

ELONGATION伸张度

G

G

P

G

G

COMPRESSIONSET还原度

E

F

E

G

F

RESILIENCE弹性

G

G

P

F

G

ABRASION抗磨性

E

E

F

G

F

IMPACT防冲击性

F

G

F

G

G

TEAR抗撕裂性

G

G

F

F

F

ELECTRICAL绝缘性

F

F

G

F

F

ENVIRONMENTALPROPERTIES环境特性

LUBRICANTS润滑脂

E

G

G

E

E

IND.FLUIDS工业流体

G

G

F

E

P

CHEMICAL化学品

F

F

G

E

F

OZONE臭氧

P

G

E

E

E

ACID酸类

F

G

G

E

G

ALKALI碱类

F

G

F

G

G

ALCOHOLS酒精类

G

F

E

E

F

WATER水

G

F

G

G

G

RADIATION辐射

F

F

G

G

G

STEAM蒸汽

G

F

G

G

G

E=EXCELLENT（优良）；G=GOOD（良好）；F=FAIR（一般）；P=POOR（不良）

E=EXCELLENT（优良）G=GOOD（良好）F=FAIR（一般）P=POOR（不良）

NOTE:

Theaboveindicateddataaregeneralsuitabilityofeachelement,Somevariationcanbeoccurredbydifferentmaterialcompounding.

注：

上述指示数据一般适用上列元素，不同的混合物会出现一些其它变化。

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。

还须终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，须考虑由于磨擦热引起的温升。

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》。

O形圈的材质选用主要由使用时的工作条件决定，包括介质类型、工作温度、压力、范围等。

常用的材料类型有：

----橡胶类材料：

如丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FKM）、硅橡胶（VMQ）、乙丙橡胶

（EPDM）、氯丁橡胶（CR）等，

----塑料类材料：

如聚四氟乙烯（PTFE）等，

----金属类材料：

应用于超高压状况

----组（复）合材料：

如硅橡胶或氟橡胶外包PTFE、橡胶外喷涂PTFE等

O形圈常用材料性能及应用一览表

材料

ISO

1629

ASTM

1418

使用条件

主要特性

适用范围

丁腈

橡胶

NBR

NBR

耐油

耐压

耐矿物油，耐磨性好

广泛应用于一般性的液压和气压密封，不适宜在阳光和紫外线的照射下工作。

使用温度-25℃～+130℃

氢化丁

腈橡胶

HNBR

HNBR

耐油

耐压

耐磨

对各种汽油、石油基液压油、燃油、润滑油等具有极高的抗耐性。

同时具有高弹性、低压变，耐老化性能优异等特点。

用于耐油、耐高低温，可在-55℃～135℃范围内正常使用，短时高温可达150℃

氟橡胶FKM

FKM

耐热

耐油

耐热性、耐油性、耐药品性很好。

广泛使用于高温液压设备，真空设备，用途很广。

使用温度-25℃～+220℃

硅橡胶VMQ

VMQ

耐热

耐寒

耐热、耐寒性能特别优异，但机械强度低，耐磨性抗扯裂性差，对于某些油类的耐油性差，在一些液压油中容易膨胀。

在激烈运动的情况下不能使用，特别适宜作耐寒，耐热的固定密封之器件。

使用温度-93℃～+230℃

乙丙橡胶

EPDM

EPDM

耐化学药品、药剂

耐水性、乃极性溶剂、耐无机药品性（特别是无机酸）好，但耐油性差。

适用于磷酸酯类的液压油，特别不怕高压水蒸汽。

使用温度-40℃～＋150℃

氯丁

橡胶

CR

CR

气压

耐磨性、耐风化性和耐油性能好，但在苯胺点低的矿物油中易膨胀

用于液压密封时，只适用于苯胺点高的液压油，特别适用于阳光照射下的气动机械，其弯折性好，最适宜制作隔膜式密封元器件。

使用

温度-30℃～+120℃

丁基

橡胶

IIR

IIR

耐化学药品、药剂

耐药品性（特别是无机酸好，气体渗透性小，适宜于作真空密封件材料

在一般矿物油中不能使用只适用于气压、真空、盐酸硫酸等无机酸中。

使用温度-50℃～+150℃

聚丙烯

酸脂胶

ACM

ACM

耐油、耐高温

耐温、耐磨性好，耐碱、耐水性比NBR差。

价格较NBR高

使用温度-40℃～+150℃

聚四氟

乙烯

PTFE

PTFE

超低高温、高压

具有介质相容性、工作温度范围宽，承压范围大，但价格昂贵。

除水以外的各种介质，温度

范围可取-190℃～+250℃

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形圈内径比沟槽内径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。

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的丁晴密封都能满足大部分的使用条件，故对密封材料不作特殊说明，一般提供邵氏A70的丁晴橡胶。

    2、挤出间隙

    最大允许挤出间隙gmax和系统压力、O形圈截面直径以及和材料的硬度有关。

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形圈被挤出损坏。

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

注：

1、当压力超过5MPa时，建议使用挡圈；

    2、对静密封应用场合，推荐配合为H7/g6。

    3、压缩永久变形

    评定O形圈密封性能的另一指标，即该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，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（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％。

      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％。

具体可参照下面图表进行选择。

    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少，因为拉伸1％相应地使截面直径W减少约为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，须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象，故选择密封圈时其内径要比被它密封的轴径约大2％。

密封圈安装在沟槽后，导致密封圈受到径向压缩，O形圈圈在沟槽中形成微量波纹状，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。

下面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。

液压/动密封：

预压缩允许范围

液压、气动/静密封：

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

四、O形圈安装设计

    1、O形圈安装在沟槽内时，应允许它有一定的膨胀空间。

通常，允许的膨胀率在静密封中约为15％，在动密封中约为8％。

对于不同类型的沟槽，其适用范围也不同。

常用的沟槽形式有三种：

    a、三角沟槽

常用于发兰和端盖上的密封。

其缺点是制造困难，且供O形圈膨胀的空间非常小。

    b、矩形沟槽

广泛用于各种场合，在不需要使用挡圈时，也可做成倾斜侧面<5o（沟槽尺寸见后页）。

矩形沟槽

三角沟槽

活塞密封

杆密封

法兰密封

C、三角沟槽安装形式（单位:

mm）

O形圈截面直径W

边长K

半径r

1.781.80

2.4+0.10

0.3

2.00

2.7+0.10

0.4

2.40

3.2+0.15

0.4

2.50

3.4+0.15

0.6

2.622.60

3.5+0.15

0.6

3.00

4.0+0.20

0.6

3.10

4.1+0.20

0.6

3.533.55

4.7+0.20

0.9

4.00

5.4+0.20

1.2

5.00

6.7+0.25

1.2

5.335.30

7.1+0.25

1.5

5.70

7.6+0.30

1.5

6.00

8.0+0.30

1.5

7.00

9.4+0.30

2.0

8.00

10.8+0.30

2.0

8.40

11.3+0.30

2.0

D、梯形沟槽

    仅推荐用于O形圈截面直径大于2.5mm的某些特殊场合。

例如为保持O形圈的顶部安装,就可以考虑做成梯形沟槽形式。

  梯形沟槽安装形式单位:

mm

O形圈截面直径W

沟槽宽度

沟槽深度

半径

B±0.05

H±0.05

R1

R2

2.50

2.05

2.00

0.25

0.40

2.622.65

2.15

2.10

0.25

0.40

3.003.10

2.40

2.40

0.25

0.40

3.533.55

2.90

2.90

0.25

0.80

4.00

3.10

3.20

0.25

0.80

5.00

3.90

4.20

0.25

0.80

5.335.30

4.10

4.60

0.40

0.80

5.70

4.40

4.80

0.40

0.80

6.00

4.60

5.10

0.40

0.80

7.00

5.60

6.00

0.40

1.60

8.00

6.00

6.90

0.40

1.60

8.40

6.30

7.30

0.40

1.60

    2.局部结构设计

    因为O形圈在安装时要受到挤压，为避免受损，必须将孔端或轴端加工成15°～20°的倒角，且棱边要倒圆并去除毛刺。

若O形圈安装时要穿过横向孔，在过渡孔处也须倒角或倒圆。

（A）孔的倒角

（B）轴的倒角

（C）过渡孔的倒角/倒圆

  倒角最小长度Cmin单位:

mm

截面直径W

≤1.78，1.80

≤2.62，2.65

≤3.53，3.55

≤5.30，5.33

≤7.00

＞8.40

倒角最小

长度Cmin

15o

2.5

3.0

3.5

4.0

5.0

6.0

20o

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

  倒角表面粗糙度：

Rz≤4.0μmRa≤0.8μm

    3.沟槽加工精度及表面要求

    通常被密封表面和沟槽表面不允许存在小的沟槽、划痕、凹坑、同心或螺旋状的加工痕迹。

对动配合，其表面要求比静配合更高。

  表面光洁度

密封形式

表面

Rmax（μm）

Rmax（μm）

Rmax（μm）

径向动密封

配合表面（孔、杆、轴）

1.0～4.0

0.63～2.5

0.1～0.4

沟槽表面（直径、侧面）

≤16.0

≤10.0

≤1.6

径向静密封

配合表面沟槽表面（直径、侧面）

≤16.0

≤10.0

≤1.6

轴向静密封

压力脉动场合、配合表面

沟槽表面（直径、侧面）

≤10.0

≤6.3

0.8

五、O形圈的安装

在进行O形圈安装时，须注意以下事项：

    -确保各棱边或过渡处已倒角或倒钝并去除毛刺。

    -检查被密封表面有无缺陷。

    -清除所有的加工残留物。

    -安装路径上的螺纹需加防护套，以防螺纹尖角刮伤O形圈。

    -为了方便安装，可对O形圈安装表面涂润滑油脂。

    -手动安装时，不可使用尖锐工具，但要尽量有效借助工具，以保证O形圈不扭曲。

    -禁止过分拉伸O形圈。

    -由密封带制成的O形圈，禁止在其连接处进行拉伸。

    -若进行自动安装，须做好充分准备。

例如：

为便于安装，可在O形圈的表面涂钼、石墨、敷上滑石粉或用PTFE涂覆。

六、贮存

     密封件常作为备件方式贮存较长时间。

为避免因外界因素而影响O形圈的物理和化学性能，使弹性体损坏，在贮存时应遵守以下一些规则

-贮存在干燥处。

     -温度在+5℃～+25℃之间，避免和热源直接接触。

     -避免在阳光或氖光灯下直接照射。

     -置于原始装箱或气密容器内以防止氧化。

     -远离有害气源（如臭氧）以防止弹性体受损。

七、 O形圈推荐沟槽设计

  安装图：

截面直径

W

径向安装

轴向安装

倒角半径

沟槽深度

沟槽宽度

沟槽深度

沟槽宽度

动密封

t1+0.05

静密封

t+0.05

b1+0.2

b2+0.2

b3+0.2

h+0.05

b4+0.2

r1

0.50

-

0.35

0.80

-

-

0.35

0.80

0.20

0.74

-

0.50

1.00

-

-

0.50

1.00

0.20

1.001.02

-

0.70

1.40

-

-

0.70

1.40

0.20

1.20

-

0.85

1.70

-

-

0.85

1.70

0.20

1.251.27

-

0.90

1.70

-

-

0.90

1.80

0.20

1.30

-

0.95

1.80

-

-

0.95

1.80

0.20

1.42

-

1.05

1.90

-

-

1.05

2.00

0.30

1.501.52

1.25

1.10

2.00

3.00

4.00

1.10

2.10

0.30

1.601.63

1.30

1.20

2.10

3.10

4.10

1.20

2.20

0.30

1.781.80

1.45

1.30

2.40

3.80

5.20

1.30

2.60

0.40

1.83

1.50

1.35

2.50

3.90

5.30

1.35

2.60

0.40

1.90

1.55

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