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O型密封圈的压缩率与拉伸量范围计算

O型密封圈是典型的挤压型密封。O型圈截面直径的压缩率和拉伸量是密封设计的主要内容,对密封性能和使用寿命有重要意义。


O型密封圈有良好的密封效果很大程度上取决于O型圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配,形成合理的密封圈压缩率与拉伸量。


压缩率


压缩率W通常用下式表示:


W=(d0-h)/d0 ×100%

 

式中:

d0-----O型密封圈在自由状态下的截面直径(mm);

h ----- O型密封圈槽底与被密封表面的距离(沟槽深度),即O型圈压缩后的截面高度(mm)


在选取O形圈的压缩率时,应从如下三方面考虑:

要有足够的密封接触面积;

摩擦力尽量小;

尽量避免永久变形。

 

从以上这些因素不难发现,他们相互之间存在矛盾:

压缩率大就可获得大的接触压力,但是过大的压缩率无疑就会增大滑动摩擦力和永久形。

而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和O型密封圈误差不符合要求,消失部分压缩量而引起泄漏。


因此,在选择O型密封圈的压缩率时,要权衡各方面的因素。一般静密封压缩率大于动密封,但其极值应小于25%,否则压缩应力明显松弛,将产生过大的永久变形,在高温工况中尤为严重。

 

O型密封圈压缩率W的选择应考虑使用条件,静密封或动密封;静密封又可分为径向密封与轴向密封;径向密封(或称圆柱静密封)的泄漏间隙是径向间隙,轴向密封(或称平面静密封)的泄漏间隙是轴向间隙。


轴向密封根据压力介质作用于O型圈的内径还是外径又分受内压和受外压两种情况,内压增加的拉伸,外压降低O形圈的初始拉伸。


上述不同形式的静密封,密封介质对O型圈的作用方向是不同的,所以预压力设计也不同。对于动密封则要区分是往复运动密封还是旋转运动密封。


静密封:圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样,一般取W=10%~15%;平面静密封装置取W=15%~30%。

对于动密封而言,可以分为三种情况;往复运动一般取W=10%~15%。旋转运动密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应,一般来说,旋转运动用O形圈的内径要比轴径大3%-5%,外径的压缩率W=3%-8%。


低摩擦运动用O型圈,为了减少摩擦阻力,一般均选取较小的压缩率,即W=5%-8%,此外,还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定的压缩变形之外,允许的最大膨胀率为15%,超过这一范围说明材料选用不合适,应改用其他材料的O形圈,或对给定的压缩变形率予以修正。

 

拉伸量

 

O型密封圈在装入密封沟槽后,一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样,拉伸量的大小对O型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈安装困难,同时也会因截面直径d0发生变化而使压缩率降低,以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示:

 

α=(d+d0)/(d1+d0)

 

式中:

d-----轴径(mm);

d1----O形圈内径(mm)。


拉伸量的取值范围为1%-5%。可根据轴径的大小,选限取O型圈的拉伸量。


O型密封圈压缩率与拉伸量的先取范围。


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