流體密封行業(yè)橡膠O型圈的設計要點

　　摘要：O型密封圈是指襲面為“O”形的橡膠圈。主要用于機械部件在靜態(tài)條件下防止液體和氣體介質的泄露。在某些情況下，O型密封圈還能用做軸向往復運動和低速旋轉運動的動態(tài)密封元件。其結構簡單、安裝方便、成本低、易維修、材質多樣。幾乎可以應用于所有液體和氣體介質的密封場合。正確設計選用O型圈是保證液壓氣壓傳動系統(tǒng)與元件正?？煽抗ぷ鞯年P鍵環(huán)節(jié)。

　　1  O型圈的密封工作原理

　　1.1 O型圈的規(guī)格表示方法為：內徑*線徑(即ID*W)O型密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封按觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質的內壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏，像這種借介質本身來改變O形圈接觸狀態(tài)使之實現密封的過程，稱為“自封作用”.

　　2密封失效形式及其原因分析

　　2.1失效形式：壓縮變形

　　原因分析：溝情設計不合理，壓縮率過大或者選材不合理，材質本身變形率過高。

　　2.2失效形式：表面裂紋或溶脹

　　原因分析：產品選材不合理，沒有考虎到產品材料由于熱腐蝕或者化學介質腐蝕等因索對產品材質引起的變形。

　　2.3失效形式：密封件磨損/劃傷/卷曲

　　原因分析：安裝造成，O型圈接入面或者工作面表面處理不好，租糙度過大，未沒倒角或者潤滑不足。

　　2.4失效形式：密封件擠出

　　原因分析：溝槽設計不合理，配合面間隱過大，或由于使用壓力過高，未沒擋圈。

　　2.5失效形式：密封件表面呈現氣泡，凹坑，疤痕

　　原因分析：壓力變化太快，產生壓力爆破，材料的硬度和彈性過低，壓力很大時材料吸收介質內的氣體，當壓力突

　　然減少時，材料所吸收的氣體快速逃出，造成密封表皮爆破。

　　3.0型圈的使用工況范圍

　　工作壓力：0至70Mpa (高壓時可選取高硬度材質并加配擋圈)速度：Z大往復速度可達0.5m/s.Z大旋轉速度可達2.0m/s使用溫度：-60C至320C (根據不同的使用溫度范圍可選取相應的耐溫材質或調整材質配方)

　　工作介質：各種潤滑油、液體及氣體(腐蝕性液體或者氣體需根據其特性選取相對應有耐性的介質或者調整材質配方)密封溝槽及O型圈規(guī)格的設計要素為保證O型圈的密封效果和使用壽命。在設計選取O型圈或使用O型圈的過程中應注意以下事項。

　　4.壓縮變形的設定

　　4.1周長拉伸量與壓縮量的設定

　　將O型圈安裝在溝槽內時，要受到拉伸或者壓縮。弱拉伸和壓縮數值過大，將導致O型圈藏面過度增大或者減小，因為拉伸196相對應的會使截面直徑W減小約0.5%。對于孔用密封，O型圈處于拉伸狀態(tài)，Z大允許拉伸量為6%;對于軸用密封，O型圈廷其周長方向受壓縮，Z大允許周長壓縮量為3%

　　4.2 O型圈常用材質及硬度的選定

　　(1)常用材質及其基本性能。丁睛橡膠(NBR)耐溫范圍：-40~120C性能特點：具良好的耐油、耐熱、耐磨、抗溶劑及抗高壓油的特性。但不適合用于G性溶劑之中，如酮類、臭氧、硝基烴和氯仿等。主要應用領域：常用于制作燃油箱、潤滑油箱以及在石油系液壓油、汽油、水、硅潤滑脂、硅油、二酣系潤滑油、甘醇系液壓油等流體介質中使用。

　　硅橡膠(SIL). 耐溫范圍：-55- 250C.性能特點：具有G佳的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化。有根好的電絕緣性能?？估姸群湍湍バ暂^一股橡膠差且不具耐油性。主要應用領域：常用于J用電器行業(yè)所使用的密封件或橡膠零件，食品機械行業(yè)的密封件，或與人體有按觸的各式用品上的密封件等。

　　三元乙內橡膠(EPDM)。 耐溫范圍：-50~150C.性能特點：耐候性、耐老化性、耐臭氧性、化學穩(wěn)定性均非常優(yōu)秀，可耐氟利昂及多種制冷劑。主要應用領域：常用于高溫水蒸汽環(huán)境之密封件：衛(wèi)浴設備密封件或零件：以及冰箱及制冷設備密封件等。

　　氟橡膠(FKM).耐溫范圍：-20~-220C. 性能特點：G好的耐高溫性優(yōu)能，并有G佳的耐化學性、耐大部分油及溶劑(酮、酯類除外)。耐寒性則較不良。主要應用領域：常用于耐高溫、耐化學腐蝕、耐油的工作環(huán)境中，在冶金、化工、汽車、電力等行業(yè)用途廣泛

　　(2)材質便度的選定。O型圈材質的硬度是評定其材質密度和承壓能力的重要拍標。O型圈的硬度決定了O 型圈的Z大承壓能力和溝槽的Z大擠出間隙。隨著材質硬度的增加，其對應的承壓能力會相應增強。但是其彈性和拉伸性能會存在相應的減弱。設計O型圈時可跟據自身使用需求來選擇適合的硬度。橡膠硬度單位一般選用邵氏A型(Shore A)表示。橡膠O型圈的硬度取值范圍一般為邵氏A 30-90. 由于邵氏A70硬度的材質都能滿足大部分的使用條件，邵氏A70的橡膠硬度一般定為O型圈材質的常規(guī)硬度。