O型圈是液壓和氣動中應用最廣泛的密封件,但由于選用、溝槽設計、加工和裝配上的不當,常常造成漏油故障。選用密封圈前一定要弄清楚應用場景,是動壓密封還是靜壓密封,是內壓還是外壓,只有理清應用場景才能正確的選擇密封圈。
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壓縮變形率選擇
壓縮率W通常用下式表示:W%= (d0-h)/d0;
式中 d0——O型圈在自由狀態下的截面直徑(mm)
h——O型圈槽底與被密封表面的距離,即O型圈壓縮后的截面高度(mm)。
從以上的影響因素可發現,它們相互之間存在著矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力,但是過大的壓縮率無疑會增大滑動摩擦力和變形。而壓縮率過小則可能由于密封溝槽的同軸度誤差和O形圈誤差不符合要求,消失部分壓縮量而引起泄漏。因此,在選擇O型圈的壓縮率時,要權衡各方面的因素。
如何選取O型圈壓縮率,不影響工況運作?對于不同密封形式,壓縮率的選取有所不同,一般斷面有7%-30%的壓縮變形率,徑向密封一般取10%-15%;軸向密封,取15%-30%;動密封:往復動密封:10%-15%;旋轉用O型圈的內徑比軸徑大3%-5%,外徑的壓縮率為3%-8%;低摩擦運動用O型圈取5%-8% 。
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受內壓、外壓選擇
使用O型圈時要考慮的一個重要方面是內部壓力和外部壓力之間的區別。
1.內部壓力:指系統加壓時施加在O型圈內徑上的力。在被密封的流體或氣體處于壓力下的應用中,O型圈會承受內部壓力。該壓力將O型環推向壓蓋壁,增強密封效果。
內部壓力的主要考慮因素包括:
擠壓效應:內部壓力使O型圈輕微變形,產生“擠壓效應”。O型環的材料(通常是丁腈橡膠或硅膠等彈性體)壓縮壓蓋壁,形成緊密密封。O型圈材料的彈性和彈性使其能夠在變化的內部壓力下保持密封。
變形和擠壓:在較高的內部壓力下,O型圈會發生變形和擠壓。當O型環被壓縮超過其彈性極限時會發生變形,可能導致密封性能降低。另一方面,擠壓是指O型圈材料被迫進入壓蓋內的間隙或間隙,從而損害密封完整性的過程。
2.外部壓力是指施加在O型圈外徑上的力。該壓力作用于來自外部環境或系統的O型圈。外部壓力會影響O型圈的密封效果和耐用性。
外部壓力的主要考慮因素包括:
支撐和限制:外部壓力為O型環提供支撐和限制,幫助它保持其在壓蓋內的形狀和位置。這種支撐可防止O型環移位或擠壓到間隙中,從而確保一致且有效的密封。
平衡內部壓力:外部壓力有助于平衡作用在O型圈上的內部壓力。通過對外徑施加壓力,外部壓力輔助抵抗內部壓力造成的擠壓作用,從而提高整體密封性能。
受內壓:O型圈外徑與溝槽外徑相同,受外壓:O型圈內徑與溝槽內徑相同,要防止出現在工作壓力下出現O型圈直徑變小。
將 O 型圈安裝在溝槽內時,要受到拉伸或壓縮。若拉伸和壓縮的數值過大,將導致O形圈截面過度增大或減小,因為拉伸1%相應地使截面直徑W減小約0.5%。對于孔用(內壓)密封,O型圈最好處于拉伸狀態,最大允許拉伸量為6%;對于軸用(內壓)密封,O 形圈最好延其周長方向受壓縮,最大允許周長壓縮量為3%。
O型圈擠出原理
O型圈允許的最大允許擠出間隙gmax ,和系統壓力、O 型圈截面直徑以及材料硬度有關。通常,工作壓力越高,最大允許擠出間隙gmax 取值越小。如果間隙g超過允許范圍,就會導致O 形圈擠出甚至損壞,當壓力超過5MPa時,建議使用擋圈。
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適用壓力及材料選擇
1.適用壓力選擇
靜密封:無擋圈時,可達5MPa;有擋圈時,可達40MPa;有特殊擋圈時,可達200MPa。
動密封:無擋圈時,往復運動可達5MPa;有擋圈時壓力可更高。
2.材料選用
o型圈可根據對應的環境工況、比如耐高低溫需要多少度、耐什么類型的化學物質、有沒有水和水蒸氣、需要耐壓的范圍等來選擇不同的材質。
O型密封圈的常用材料及特點
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適用壓力及材料選擇
O型圈尺寸,老國標采用“外徑×線徑”的標記方法,新國標采用“內徑×線徑”的標記方法。選用橡膠O型圈時,首先應盡量選用新國標。
1.內徑,O型圈內徑我們可以根據軸徑,選取相應尺寸的O型圈內徑。一般而言,軸用的可以選擇比內徑小一些的,這樣套上去緊,不容易掉,孔用的要大一些,這樣不容易被擠壞。
2.線徑,一般情況下建議采用新國標標準尺寸,比如2.65,3.55這樣最為普遍,在外徑大于30左右,結構尺寸允許的情況條件下,盡量選用3.55的O型圈,以達到更大的壓縮量和接觸面積。
O型圈尺寸測量