O形密封圈的密封原理.docx

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1、。形密封圈简称O形圈，是一种截面为圆形的橡胶圈。形密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。形圈有良好的密封性，既可用于静密封，也可用于往更运动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的适用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种运动条件的要求，工作压力可从1.333105Pa的真空到400MPa高压；温度范围可从600到200团。与其它密封型式相比，。形密封圈具有以下特点：1）结构尺寸小，装拆方便。2）静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏。3）使用单件。形密封圈，有双向密封作用。4）动摩擦阻力较小。5）价格低廉。O形密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封

2、的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形,在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。在用于静密封和动密封时，密封接触面接触压力产生原因和计算方法不尽相同，需分别说明。1、用于静密封时的密封原理在静密封中以O形圈应用最为广泛。如果设计、使用正确，O形密封圈在静密封中可以实现无泄漏的绝对密封。O形密封圈装入密封槽后，其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力P。即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封；当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，。形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进

3、一步加大，填充和封闭间隙6。此时，坐用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm：Pm=Po+Pp式中Pp经O形圈传给接触面的接触压力（0.1MPa）Pp=KPK一一压力传递系数，对于橡胶制。形密封圈K=1；P一一被密封液体的压力（0.1MPa）O从而大大增加了密封效果。由于一般Kl,所以PmP.由此可见，只要O形密封圈存在初始压力，就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态，使之实现密封的性质，称为自封作用。理论上，压缩变形即使为零，在油压力下也能密封，但实际上。形密封圈安装时可能会有偏心。所以，。形圈装入密封沟槽后，其断面一般受到7%30%的压缩变形。静密封取较大的压缩率

4、值，动密封取较小的压缩率值。这是因为合成橡胶在低温下要压缩，所以静密封O形圈的预压缩量应考虑补偿它的低温收缩量。2、用于往复运动密封时的密封原理在液压转动、气动元件与系统中，往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞与缸体、活塞干预缸盖以及各类滑阀上都用到往更运动密封。缝隙由圆柱杆与圆柱孔形成，杆在圆柱孔内轴向运动。密封作用限制流体的轴向泄漏。用作往更运动密封时，。形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样，并且由于。形圈自身的弹力，而具有磨损后自动补偿的能力。但由于液体介质密封时，由于杆运动速度、液体的压力、粘度的作用，情况比静密封复杂。当液体在压力作用下，液体分子与金属表面互相作用，油液中

5、所含的“极性分子”在金属表面上紧密而整齐的排列，沿滑移面与密封件间形成一个强固的边界层油膜，并且对滑移面产生极大的附着力。该液体薄膜始终存在于密封件与往复运动面之间，它亦起一定的密封作用，并且对运动密封面的润滑是非常重要的。但是对泄漏来讲是有害的。但往复运动的轴向外拖出时，轴上的液体薄膜便与轴一起拉出，由于密封件的“擦拭作用，当往复运动的轴缩回时，该液体薄膜便被密封元件阻留在外面。随着往复运动行程次数增多，阻留在外面的液体就越多，最后形成油滴，这就是往复运动式密封装置的泄漏。由于液压油的粘度随着温度的升高而降低，油膜厚度相应减小，所以液压设备在低温下启动时，运动开始时的泄漏较大，随着运动过程中

6、因各种损失引起温度升高，泄漏量有逐渐降低的趋势。形圈作为往复式密封，结构紧凑、尺寸小，可以降低元件价格。主要用在：1）低压液压元件中，一般限于短行程和IOMPa左右的中等压力。2）小直径、短行程以及中等压力的液压滑阀中。3）气动滑阀和气动缸中。4）作为组合式往复动密封装置中的弹性体。O形圈作为往复动密封最适合小直径、短行程、中低压力的应用场合，气动缸、气动滑阀等往复运动元件中。在液压元件中，用O形圈作主要动密封，一般限于短行程和IOMPa左右的中低压力。O形圈不适合用作速度非常低的往复动密封和单独作为高压往复动密封。这主要是因为在这种条件下摩擦较大，会导致密封过早失效。在任何型式应用中，都要根

7、据密封件的额定数据或能力来使用，并且要装配得当，才能得到满意的性能。3、旋转运动用密封在旋转运动密封中，通常采用油封和机械密封。但是油封的使用压力较低，而且与。形圈相比，显得过大和复杂，工艺性也差。机械密封虽然可用于高压（40MPa）、高速（50ms）及高温（400S）,但是结构更加复杂、庞大，而且成本高，只适用于石油、化工等作用的一些重型机械设备上。形圈用于旋转运动存在的主要问题是焦耳热效应。焦耳热效应使高速的旋转轴与O形圈的接触处产生磨擦热，生成的热量使这些接触部位的温度不断上升，橡胶材料受热严重变形，压缩量与伸长量发生变化的现象。发热还加速密封材料老化，降低了。形圈的使用寿命；破坏密封油

8、膜，由此引起断油现象，加速密封的磨损。基于上述情况，近年来国内外旋转运动用O形圈进行了广泛深入的研究。为了避免出现焦耳热效应，关键在于根据橡胶的性能来正确地选择设计O形圈的结构参数，主要是。形圈的拉伸量和压缩率。根据实验，将旋转运动用O形圈设计成内径与旋转轴直径相等或稍大些，一般大3%5%,在安装O形圈时，从内径向里压缩，并将断面的压缩量也设计得小一些，一般约为5%。并且，尽量采用受热量影响小的密封材料，充分考虑O形圈安装处的散热问题。这样就使O形圈的工作情况大为改善，可应用于最高转速达4ms的旋转轴的密封。近年来又出现了耐热氟橡胶和耐磨聚氨酯橡胶，并且对橡胶元件工作的焦耳热效应有了更深入的了

9、解，并针对此问题研究解决方案，设计出了新的O形圈密封结构，使O形圈能够更好的应用与高速、高压的旋转运动。O形密封圈由于其具有体积小，结构简单、成本低、工艺性能好、适用范围广泛等特点，正广泛地在旋转运动式密封装置中推广。一、O型圈概述。型圈（OMngs）是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为O型，故称其为O型密封圈，也叫O型圈。其材料主要为丁睛橡胶或氟橡胶。O型密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。它主要用于静密封和往复运动密封。其使用速度范围一般为0.0050.3ms用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。如液压挖掘机的中央回转接头的分配阀动密封机构。一般O形密封圈在旋转运

10、动密封装置中使用较少。O形密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用O型密封圈与其他型式密封圈比较，具有以下优点：1）结构小巧，装拆方便；2）静、动密封均可使用；3）动摩擦阻力比较小；4）使用单件。形密封圈，可对两个方向起密封作用；5）价格低廉。二、。型圈的标记。型圈规格标记方法为：内径6ix线径d,比如I：。形圈20*2.4,0-2GB1235-76中，20代表大圈内径为20亳米，2.4代表胶圈的截面直径是2.4亳米，0-2代表使用的橡胶种类，GB1235代表的是标准号，76代表的是标准公布年代。三、。型圈的应用。型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。用于旋转运动密封时，仅限于

11、低速回转密封装置。O型密封圈般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用。型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上，大量应用着各种类型的密封元件。同其它密封元件相比，O形密封圈有着广泛的优势： -适合多种密封形式：静态密封、动态密封适合各种用途材料，尺寸和沟槽都已标准化，互换性强 适合多种运动方式：旋转运动、轴向往复运动或组合运动（例如旋转往复组合运动） -适合多种不同的密封介质：油、水、气、化学介质或其它混合介质通过选用合适的橡胶材

12、料和适当的配方设计，实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。温度使用范围广（一60EI+2200）,固定使用时压力可达1500Kgcm2（与补强环并用）。 设计简单O形圈断面结构极其简单，且有自密封作用，密封性能可靠。 一安装方便由于。形圈本身及安装部位结构都极其简单，且已形成标准化，因此安装更换都非常容易。 成本低廉 材料品种多可以根据不同的流体进行选择：有丁懵橡胶（NRB）、氟橡胶（FKM）、硅橡胶（VMQ）、乙丙橡胶（EPDM）,氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（BU）,聚四氟乙烯（PTFE）,天然橡胶（NR）等O型圈材质分类对照及优缺点:1,天然橡胶NR(NaturalRubb

13、er)由橡胶树采集胶乳制成，是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化，遇热变黏，在矿物油或汽油中易膨胀和溶解，耐碱但不耐强酸。是制作胶带、胶管、胶鞋的原料，并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。2,丁苯胶SBR(StyreneBUtadieneCoPoIyme)丁二烯与苯乙烯之共聚合物，与天然胶比较，质量均匀，异物少，但机械强度则较弱，可与天然胶掺合使用。优点： 低成本的非抗油性材质 良好的抗水性，硬度70以下具良好弹力 高硬度时具较差的压缩歪 可使用大部份中性的化学物质及干性、滋性的有机酮缺点： 不建议使用强酸、臭氧、

14、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。广用于轮胎业、鞋业、？布业及输送带行业等。丁基橡胶IIR(ButylRubber)为异丁烯与少量isoprenes聚合而成，保有少量不饱合基供加硫用，因甲基的立体障碍分子的运动比其它聚合物少，故气体透过性较少，对热、日光、臭氧之抵抗性大，电器绝缘性佳；对极性溶剂如醇、酮、酯等抵抗大，一般使用温度范围为-54-11000优点： 对大部份一般气体具不渗透性 对阳光及臭氧具良好的抵抗性 可暴露于动物或植物油或是可氧化的化学物中缺点： 不建义与石油溶剂，胶燥油和芳氧同时使用。用于制作耐化学药品、真空设备的橡胶零件。3,氢化丁睛胶HNBR(Hydrogenate

15、Nitrile)氢化丁睛胶为丁睛胶中经由氨化后去除部份双链，经氢化后其耐温性、耐候性比一般丁睛橡胶提高很多，耐油性与一般丁睛胶相近。一般使用温度范围为-25-1500。优点： 较丁睛胶拥有较佳的抗磨性 具极佳的抗蚀、抗张、抗撕和压缩歪的特性 在臭氧、阳光及其它的大气状况下具良好的抵抗性 一般来说适用于洗衣或洗碗的清洗剂中缺点： 不建议使用于醇类，酯类或是芳香族的溶液之中。空调制冷业，广泛用于环保冷媒R134a系统中的密封件。 汽车发动机系统密封件。4,乙丙胶EPDM(EthylenepropyleneRubber)由乙烯及丙烯共聚合而成主链不合双链，因此耐热性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常优秀，但无法硫磺加硫。为解决此问题，在EP主链上导入少量有双链之第三成份而可硫磺加硫即成EPDM,一般使用温度范围为-50150M对极性溶剂如醇、酮、乙二醇及磷酸脂类液压油抵抗性极佳。优点： 具良好抗候性及抗臭氧性 具极佳的抗水性及抗化学物 可使用醇类及酮类 耐高温蒸气，对气体具良好的不渗透性缺点：不建议用于食品用途或是暴露于芳香氢之中。高温水蒸汽环境之密封件。卫浴设备密封件或零件。制动(刹车)系统中的橡胶零件。 散热器(汽车水箱)中的密封件。5,丁睛胶NBR(Nitri