O型圈密封结构设计
本文摘要（由AI生成）：
本文介绍了O型圈的设计原则、沟槽设计、性能以及失效原因。O型圈的设计需要考虑拉伸率、接触宽度等因素，而沟槽设计则需要考虑槽体积、形状、尺寸、精度和粗糙度等因素。此外，文章还提到了O型圈的性能要求，如密封性、耐温性等。最后，文章详细列举了O型圈常见的失效原因和表现形式，并介绍了其他型式的密封圈。通过本文的介绍，读者可以更加深入地了解O型圈的设计、应用和失效情况，为实际应用提供指导。
1. O型圈概述
O型圈是一种界面形状为圆形的橡胶圈，是液压气动中应用最广泛的密封件
1.1 O型圈特点
2.1 O型圈密封原理
2.2 O型圈密封压缩变形率选择
2.3 O型圈受内压、外压选择
2.4 O型圈挤出原理
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,当压力超过5MPa时，建议使用挡圈
2.5 O型圈压缩量选择
3.0 O型圈材料特性
特长
3.1 O型圈材料特性比较图
3.2 O型圈材料特性排序
特性排序
3.3 O型圈材料硬度
聚氨酯∙橡胶的肖氏硬度标准
硬度标准
凝胶的硬度表示
用AskerC和针入度表示。
AskerC和在聚氨酯橡胶的硬度表示中所使用的肖氏A硬度的关系，大致如下图所以。
※JIS K2207已将针入度标准化，使规定重量的针垂直进入试件中，根据进入的长度来表示试件的硬度。
针入度的值为1/10mm时，对应针入度为1.（数值越大则材质月柔软。）因此同肖氏硬度或ASKER的相对比较较为困难，故没有刊登比较表。
3.4 O型圈材料特性
特性值
抗拉强度、延伸率的各特性值根据JIS标准K6251进行试验。
聚氨酯（乙醚类∙酯类）特性比较
特性值
抗拉强度、延伸率的各特性值根据JIS标准K6251进行试验。
3.5 O型圈材料耐化学性
耐化学药品性比较
◎=优、○=良、△=可、×=不可
3.6 O型圈材料耐温性
耐热温度比较
Vulkollan®在长时间使用时耐热温度为80度，若在15~20分钟左右的短时间内使用，耐热温度可达120度。
3.7 O型圈材料选择原则
外界因素：
1，工作状态：动密封，静密封；连续工作，间断工作等
2，工作介质：液体、气体还是两相流，及介质的物理化学性能，与介质相容性
3，工作压力：介质工作压力高低，压力波幅，瞬时最大压力
4，工作温度：瞬时温度和冷热交变温度
5，成本来源：成本低，来源广
O型圈的硬度硬度：
一般为70-90邵氏硬度，静密封选低值70，旋转密封取高值80，极少采用90。
4.0 O型圈设计原则
通则：
O型圈密封是挤压式密封，设计主要内容为O型圈的压缩和拉伸。
O型圈直径压缩和拉伸。
a，压缩量过小：泄漏
b，压缩量过大：应力松弛引起泄漏
c，拉伸量过大：界面直径减少太大而引起泄漏
4.0 压缩率设计：
W%=(d0-h)/d0。
a，有足够的密封接触面积
b，避免永久变形
c，摩擦力尽量小
圆柱静密封：10%-15%，平面静密封：15%-30%。
往复运动密封：10%-15%。
旋转动密封：内径比轴大3%-5%，外径压缩率为3%-8%。
低摩擦用密封：一般为5%-8%，考虑介质和温度引起的膨胀，如超过15%，重新选材。
4.1 O型圈设计原则
4.1 拉伸率设计：
W%=(d0 d)/(d0 d1)。
O型圈装入轴中后，一般会有拉伸，如果无拉伸，装配时容易脱出，如拉伸过大，会导致O型圈截面积减少太多，出现泄漏。
一般其拉伸量为1%-5%。
表4-2 O形圈压缩率与拉伸量的选取范围
4.2 O型圈设计原则
4.2 接触宽度设计：
O形圈装入密封沟槽后，其横截面产生压缩变形。
变形后的宽度及其与密封面的接触宽度都和O形圈的密封性能，其值过小会使密封性受到影响。
O形圈变形后的宽度Bo（mm）与O形圈的压缩率W和截面直径do有关，可用下式计算
5.0 O型圈沟槽设计
5.0 O型圈沟槽设计：
槽体积比O型圈体积大15%左右。
设计参数：形状，尺寸，精度，粗糙度，对于动密封，需要计算相对运动间隙。
原则：容易加工，尺寸合理，精度容易保证，拆装方便。
a，有压缩3%-30%的压缩。
b，在介质中膨胀，温升膨胀。
c，太窄磨损，太宽滚动磨损。
表4-5 常用O形圈密封沟槽的形状和特点
5.3 O型圈沟槽槽口和槽底圆角设计：
槽口圆角：防止O型圈装配时出现割伤和刮伤。R=0.1～0.2 mm
过大，过小会出现什么情况？（挤出和割伤）
槽底圆角：防止出现应力集中， 动：R=0.1～1.0 mm ， 静:R=d0/2 mm ，
5.3 O型圈沟槽设计
5.4 O型圈沟槽槽口和槽底圆角设计：
槽口圆角：防止O型圈装配时出现割伤和刮伤。R=0.1～0.2 mm
过大，过小会出现什么情况？（挤出和割伤）
槽底圆角：防止出现应力集中， 动：R=0.1～1.0 mm ， 静:R=d0/2 mm ，
5.5 O型圈沟槽表面粗糙度设计：
静密封：Ra=6.3～3.2，
动密封：Ra=1.6 ，
旋转密封：轴凹槽：Ra=0.4或更小。
A，采用什么样的工艺来加工沟槽比较好。
B，沟槽的粗糙度过大或过小会出现什么问题。
5.4 O型圈沟槽设计
5.6 O型圈挡圈设计：
目的：防止O型圈在工作时出现间隙咬伤和挤出实效。
使用：单向受压，一个挡圈；双向受压，两个挡圈。
表4-8 不使用挡圈的最大允许间隙值
表4-9 挡圈类型
注：当介质有腐蚀性时应当使用整体式的聚四氟乙烯挡圈，禁止使用切口式和螺旋式挡圈。
5.5 O型圈沟槽设计
5.7 O型圈沟槽型式和公差：详见 GB/T 34523
5.6 O型圈沟槽设计
5.8 O型圈密封常见型式：
径向密封
6.0 O型圈性能
6.2 O型圈密封要求
6.3 O型圈性能
6.4 O型圈性能
7.0 O型圈失效
7.0 O型圈失效：
O型圈常见的失效原因有材料问题、压缩变形、间隙咬伤、扭曲现象、磨料磨损、表面粗糙度不当和焦耳效应等。
压缩变形，如下图所示：
7.1 O型圈失效
7.1 O型圈失效：
O型圈磨损，如下图所示：
7.2 O型圈失效
7.2 O型圈失效：
O型圈安装损坏，如下图所示：
7.3 O型圈失效
7.3 O型圈失效：
O型圈爆破失效，如下图所示：
7.4 O型圈失效
7.4 O型圈失效：
O型圈热损伤和氧化，如下图所示：
7.5 O型圈失效
7.5 O型圈失效：
O型圈扭曲滚转损坏，如下图所示：
7.6 O型圈失效
7.6 O型圈失效：
O型圈挤出失效如下图所示：
7.7 O型圈失效
7.7 O型圈失效：
O型圈膨胀失效如下图所示：
7.8 O型圈失效
7.8 O型圈失效：
O型圈老化/氧化失效如下图所示：
7.9 O型圈失效
7.9 O型圈失效：
O型圈非典型失效如下图所示：
8.0 其他型式的密封圈
O型圈的常见的变形型式
1，非标O型圈计算和制造
2，标准大批量O型圈如何生产？飞边如何去除？
声明：来源于驱动视界
