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行业动态

O形圈密封的沟槽设计O形圈的压缩率是通过
发布者:宁波加耐斯密封工业有限公司 发布时间:2021-3-3 0:48:07 点击次数:175 关闭

  楼上说的挺好的,但是有一点不对,即轴向密封和径向密封刚好和他说的相反。

  轴向密封是密封特征分布在沿轴的方向的。如下图,红圈为密封件,可以简单的认为是O圈。红色箭头表示流体运动方向,可以看出是限制流体径向运动。

  径向密封是密封特征分布在沿径的方向的。如下图,红圈为密封件,可以简单的认为是O圈。红色箭头表示流体运动方向,可以看出是限制流体轴向运动。

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  分割线,既然定义讲明白了,那就讲讲怎么“设计”O圈沟槽。这里的“设计”打引号是因为,一般情况称不上设计,只是选型。O圈是标准件,也就是说,除了定制,尺寸是规定好的,别问我谁规定的,我还年轻。而且特定尺寸的O圈,特定的工作状态,工作介质,沟槽尺寸有建议值。多数情况下,这些尺寸都能适用。(不得不说,前人的经验还是很丰富的。)如果不是特殊要求,不需要自己重新尝试新的尺寸。

  的,对应不同的工作温度,压缩率,工作介质,压强,对了还有硬度。硬度这个鬼我也不知道他们怎么做的,同样的材料硬度低的会软,变形率大。这些在选择的时候都是要考虑进去的。

  2. 我这个简易的机械设计手册上O圈的选择只有尺寸一个选项,简化了其他引起困惑的因素,因为尺寸是要关键值,材料因素不影响尺寸。

  ?因为我们在选择O圈的时候,很多尺寸都被限定了,尤其是轴径孔径,只能在一个范围内微调。如果你们工程师说先选O圈再定孔轴尺寸,我得向他学习学习。

  。为啥要分在轴上还是在孔上嘞?空心轴厚度不够放沟槽的时候,沟槽就放孔上。孔壁太薄那沟槽就放轴上。都是壁厚很薄怎么办?你确定要用O圈密封?那你说俺无所谓,孔轴的尺寸都可以放沟槽,吼吼,俺喜欢,你们还招人不?不过我们是工程师嘛,要严谨。一般情况下,轴上加工特征比孔上加工特征要容易,所以,我决定,把沟槽放轴上,就这么愉快的决定了。High five!

  似乎忘了说怎么选尺寸了。你看下图,配合上面的径向沟槽在孔上的图来看。d5和d10在图上看着尺寸不一样,其实基本尺寸一致,公差不一致。后面的d1是根据孔轴尺寸选择的O圈内径。

  O圈的截面尺寸,要结合材料属性,根据其他工作条件选择,比如允许外形尺寸,工作压强,材料变形量。基本原则是,多个截面尺寸都满足条件要求时,为了增加安全系数,选择大的。

  如果有疑问说,你的孔轴尺寸没有在表上列出来。朋友,你们产品这么刁钻谁定的?你还考虑后面选轴承选挡圈吗?高精专有钱砸的,私人定制吧。

  4. 然后是选择材料及其他特性。不知道工程师手册上有没有类似资料,但是敬业的供应商手册上肯定会有楼上贴出来的O圈的变形参数。这一步其实是要结合上一步一起来做的。

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  然后还有上图上的两排绿字,沟槽的其他特征尺寸及公差、粗糙度也都定了。另外表格下面还有同轴度的建议值。太贴心了。

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  表上给出的数值都是经验值,推荐值,但不一定是适合你的产品的,所以做尺寸验证。

  找到O圈的其他特性资料,如楼上提出的压缩率,根据数据计算一下你选用的沟槽内外圈尺寸是否在允许范围内。

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  设计基本上就结束了,就这么哈皮。不过产品还没有结束,保险起见,做样品测试,抗压防泄漏测试。

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  之前为了O圈选型,研究了好久,后来组成了篇简单的论文自己留存。当时意识到,O型圈是密封里面选的咯。静密封撇开不说,即使是动密封也是低速的,一般不会出故障。动密封才头大,关于高速旋转密封,自己迄今没有形成系统性的步骤来选型,遑论机械密封了。等用到的时候再去筛选资料吧。

  2018.03.06更新,更新了答案中轴向与径向密封的定义,谢谢楼下的提醒。@橙子雨

  常见的O形圈密封形式可划分为轴向密封与径向密封;一般来说阻止流体径向流动的称为轴向密封,阻止流体轴向流动的称为径向密封。如下图所示:

  上文提到的O形圈密封三要素因为相互之间存在矛盾,往往无法同时满足。所以要权衡各方面因素。通常来说,O形圈的径向密封需要考虑安装时的摩擦阻力,压缩量取小值;轴向密封时一般无需克服摩擦阻力,可以取大值。

  一般来说,O形圈和沟槽均有一定的制造误差,合适的压缩率可以补偿其加工和制造误差,并保证在正常工作状态下有足够的密封性。

  控制密封沟槽尺寸来保证的,选定O形圈线径(亦称丝径)后,其压缩率和工作状态就规定了沟槽尺寸。

  1.槽宽槽宽必须大于O形圈压缩变形后的直径,同时保证由于运动、发热、溶胀等引起的胶圈胀大而仍旧保有足够的空间。通常取槽宽为截面直径的1.5倍,此处建议参考设计手册。2.槽深槽深是关键尺寸,主要取决于压缩变形量。通常推荐的压缩变形量在8%-30%左右,取决于应用场合。安装时勿需考虑摩擦阻力的可以取20%,存在摩擦的静止密封部位可以取10%-12%,O形圈存在往复移动的场合一般8%左右。推荐此处参考设计手册。

  以第3张下图为例,轴与轴套之间的O形圈安装时需克服摩擦阻力,推荐10%的压缩量;上图中端盖与法兰之间勿需考虑摩擦,鉴于引起O形圈变形的极限值一般为25%~30%,推荐20%的压缩量。

  O形圈尺寸参照设计手册选取,一般有公制尺寸和英制尺寸两种。不同的应用场合,可参考下表选择合适的O形圈材料。

  参考书籍1.现代机械设计手册单行本:润滑与密封设计2.流体密封技术:原理与工程应用3.过程装密封技术4.密封

  简单来说,轴向密封就是:与两个密封面垂直的线与轴孔平行;径向密封:与密封面垂直的线指向轴孔的半径方向(与轴孔垂直),听起来有点小绕哦。

  举个不十分恰当的例子,假设你的手指是轴,戒指是密封圈,用另一只手去握住带戒指的手指。这种结构就叫径向密封。

  至于O型圈的沟槽如何设计,我认为一定不能死搬公式或者教科书式的硬套,这些只能给完全没有经验的人去初步尝试。因为每个具体的应用不一样,密封圈大径不同、线径不同、材料不同、硬度不同、密封压力不同、要求的动摩擦力不同、密封面的表面质量不同、能否涂润滑脂的要求不同、被密封件的材料不同、轴和孔的同心度要求不同,这么多的不同,怎么可以用一种生硬的公式套呢。沟槽的设计不是独立的,一定要结合O型圈和具体的应用不断尝试和优化。没有标准答案!!!

  沟槽的设计,一般流程是1.根据被密封件的尺寸与应用初选密封圈的线. 根据初选的密封圈初步设计O型圈的沟槽,3.根据结构的限制再反复调整密封圈的型号和沟槽的结构直至完全满足密封的要求和其他要求(例如减小磨损、减小摩擦力等等)。

  本人之前在内部写过一个密封圈选型和沟槽设计的guidance,需要的话可以截取部分发给你参考。

  特瑞堡密封系统专门开发了各种APP,方便工程师设计时使用。 有ISO和Android两种版本。

  如果设计中需要用到密封圈,一般会推荐直接查Parker oring Handbook, 上面各种沟槽(轴向,径向)的尺寸都有,但是都是相对于AS568A标准的Oring。如果设计空间限制,沟槽不能和手册上一模一样怎么办呢?我们在高真空的应用中推荐选比你的特殊沟槽小一号的Oring. 因为密封圈是靠拉伸来密封的。选小一号,保证拉伸。密封圈设计的大忌之一就是拉伸量不足。

  当然,手册尺寸仅对Viton( 上面照片上黑色的)Oring 适用。 如果换成其他较软或特殊材质,拉伸量可能有特殊要求。比如的 FFKM材质拉伸量不能超过3%。

  至于如何计算拉伸量,填充率,挤压度。。请用bing或google search。
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