密封圈的设计

1、 防尘圈的设计防尘圈的设计 等高等高Y形圈的设计形圈的设计 不等高不等高Y形圈的设计形圈的设计 V形圈的设计形圈的设计 蕾形圈、鼓形圈的设计蕾形圈、鼓形圈的设计 斯特封、格莱圈的设计斯特封、格莱圈的设计 防尘圈的设计 防尘圈的跟部尺寸宽度S 防尘圈唇口过盈 产品高度 公称断面w457.510 跟部断面s3.54.36.58.7 过盈量0.811.251.5 20%20.00%16.67%15.00% 产品高度8101418 密封的分类密封的分类 动密封动密封 往复密封往复密封 旋转密封旋转密封 静密封静密封 O形圈、方形圈、组合垫片、金属垫片形圈、方形圈、组合垫片、金属垫片 迫紧密封迫紧密封(

2、挤压形密封挤压形密封) O形圈、鼓形圈、蕾形圈、山形圈、形圈、鼓形圈、蕾形圈、山形圈、D形圈、组合密封形圈、组合密封 唇形密封唇形密封 Y形圈、形圈、V形圈形圈 旋转油封旋转油封 有骨架、无骨架油封，有簧、无簧油封，单唇、双唇油封有骨架、无骨架油封，有簧、无簧油封，单唇、双唇油封 机械密封机械密封 For application where no leakage is allowed, a contact sealing element is used. 实际应用中，当不允许有实际应用中，当不允许有 泄漏发生时，那么就必须泄漏发生时，那么就必须 应用一个密封系统。应用一个密封系统。 1 Uni

3、nstalled O-Ring / O型圈安装前型圈安装前 2 O-Ring installed / O型圈安装后型圈安装后 3 Installed O-Ring with pressure / O型圈安装后受力状况型圈安装后受力状况 As a result of contacting loads, the elastic seal is pressed against the sealing surface / 密封件因受力密封件因受力 而贴紧密封表面，从而起到密封的效果而贴紧密封表面，从而起到密封的效果 Profile under pressure loading / 承受压力状态承受压力

4、状态 (Radial stress distribution) 径向压力分配情况 Medium under pressure / 受压受压 介质介质 Primary lip / 主密封唇主密封唇 EXAMPLE/ 举举 例例: R&D / 研研 发发 Finite Elements Analysis 有有 限限 元元 结结 构构 分分 析析 Y Seal is the same sealing process as O-Ring / Y型型圈的圈的 密封原理与密封原理与O型圈相同型圈相同 Contact stress determined with FEA / Y型型圈的内部压力分圈的内部压力

5、分 布情况布情况 Zero leakage can only be done at ideal situation / 零泄零泄 漏只可在理想状态下实现漏只可在理想状态下实现 临界油膜厚度h0= 8v 0.5 9 dp/dx max 静密封的密封机理 静密封是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用，不需要考虑摩擦 与磨损。密封表面的泄漏是由密封圈的材料性质、配合表面的加工精 度、粗糙度和压紧程度决定的。使用橡胶和软金属等类材料，用较小 的压紧力就可以完全压紧，从而阻止流体的泄漏；对于较硬的金属垫 圈，有时使用较大的压紧力不能完全压紧，以致密封性差，但如降低 表面粗糙度，增加表面真实接触面积，用较

6、小的压紧力也可以改善密 封性能。 为使密封圈在流体压力作用下保持密封，通常在设计时规定极限密封 比压值，此极限密封比压是指密封圈在流体压力作用下仍能保持密封 可靠性时的比压。考虑到密封力与内压力之间的定性关系(局部非线 性)，实际使用时应该使初始密封力达到与极限比压相当的极限比压以 上，使用时才较为安全。 3、密封机理 动密封的密封机理 动密封不能单纯依靠封闭结合面间的间隙来实现密封，因为结合 面间的间隙密封得愈紧密，对偶表面相对运动时的摩擦阻力就愈 大，导致结合面发热，影响润滑油膜的形成，使密封很快失效。 因此，对动密封作用机理的研究，集中在结合面间形成与保持润 滑油膜的机理方面，这样既可保

7、持密封，又不致于有过大的摩擦 力。 常用密封件介绍 1. O型圈 2. O型圈密封机理 O形圈是一种典型的具有自密封作用得压缩型密封件，主要作压缩密封使用。O形圈安装在沟槽和 被密封面之间，有一定的压缩量，由此产生的反弹力给予被密封的光滑表面和沟槽底面以初始的压缩 应力，从而起预密封作用(若O形圈无压缩量，O形圈不与被密封面和沟槽底面紧密接触，流体就可能 浸润O形圈截面周边而丧失任何密封作用)。当有内压作用时，O形圈被推向沟槽另一侧而挤压成D形 ，并把压力传递给接触面。内压力越大，O形圈变形就越大，从而传递给接触面的压力就越大，密封 作用也越大。这种由流体压力自动增强密封效果的作用，叫做自密封

8、作用。 O型圈如果压缩量太小，初始接触压力很小，最大接触压力也不会太大，则密封安全系数就很小； 如压缩量过大，则O型圈可能加大压缩应力松弛作用和永久变形量，反而影响O型圈的使用寿命，将 导致早期丧失弹性造成泄漏而失效。另外，对往复运动来说，压缩量越大，摩擦力就越大，功率的损 失和密封面的磨损就越大。因此，各种密封方式选用合适得压缩量至关重要。 3. 压缩量计算 对气动动密封压缩量415%，一般验算以9%计； 对液压动密封压缩量717%，一般验算以13%计； 对静密封压缩量1120%，一般验算以15%计。 常用密封件介绍常用密封件介绍 4. O 形圈标准 O 形圈目前有 45、180两种分模面。

9、一般来讲，45分模面主要用于动密封，180用 于静密封，PARKER 不分。 在实际应用中常见标准及断面尺寸 标 准 号 截 面 规 格 备 注 GB1235-76 1.9、2.4、3.1、3.5、5.7、8.6 标注外径 GB3452.1-82(92) 1.8、2.65、3.55、5.3、7.0 标注内径 AS568A、Parker2-系列 1.78、2.62、3.53、5.33、6.99 标注内径 JIS B2401、Parker P、G 系列 1.9、2.4、3.5、5.7、8.4 标注内径 5. O 形圈密封利弊 1) 结构简单、安装方便、价格低廉； 2) 用于动密封时安定性差； 3)

10、 起动摩擦力大，有粘滞现象； 用于旋转时，由于焦耳效应对转轴摩擦和磨损非常剧烈。 2. 唇形密封 唇形密封圈是指将密封圈的受压面制成唇形并具有压力强 化密封作用的一类密封圈。结构形式有V、U、Y、L、J形 及各种特殊形状。在材料上主要是橡胶、夹布橡胶、皮革、 聚四氟乙烯及金属。唇形密封圈主要用于往复运动密封， 其中有些类型也可以用于低速旋转密封或静密封。 2.2密封机理 橡胶唇形密封圈的密封原理是依靠装填在密封腔体中的预 紧力，以其唇边紧贴密封腔体表面，阻塞泄漏通道而获得 密封效果。在介质压力作用时，唇边进一步贴紧密封腔体 表面从而增强阻塞泄漏通道的密封效果。 唇形密封圈具有比挤压型密封更显著

11、的自密封作用。 2.1压缩量计算(略) 2.2 唇形密封标准(参见样本) 2.3 唇形密封利弊 1)优良的自密封作用，无论用于低压或高压，起密封 效率都很高；而且对磨损有一定的补偿作用，不致过 快的泄漏； 2)良好的形状稳定性和较低的摩擦阻力，在往复运动 中不易造成扭转损害； 3)在液压系统中具有控制流体薄膜的特殊性质、润滑 性良好； 4)适合做大直径的往复运动密封件； 5)采用橡胶/塑料(尼龙、聚甲醛、聚四氟乙烯等)复合 结构，可使这类密封圈具有很宽的耐压范围和较长的 工作寿命。 常见的密封圈损坏形式常见的密封圈损坏形式 Ra0.11.6m 密密封封件件的的基基本本要要求求 通过对密封机理的

12、分析，可以得出对密封件材料的基本要求： 1) 耐压性(抗挤出性)； 2) 耐磨性； 3) 耐温性； 4) 高弹性(自封性、随动性)； 5) 低摩擦； 6) 耐介质性； 耐压性 密封件主要是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用，不可避免地承受着密封压力 对其向间隙挤出的作用，其抵抗挤出的能力取决于材料本身的强度。其解决途径有 4 种： 1) 减小密封间隙 2) 提高材料强度，如聚氨酯对丁腈橡胶； 3) 加装挡圈； 4) 采用合理的几何形状 耐磨性 密封圈是通过于密封表面的紧密配合，利用密封唇的犁削作用将油膜拭下而实现密封 的，改善密封件耐磨性的方法如下： 1) 提高材料强度； 2) 设计合适的唇口形式，控制唇口接触宽度； 3) 改善密封表面的加工质量：合理的粗糙度范围(粗糙度大于 Ra1.6m 时，摩擦系 数很大，粗糙度小于 Ra0.1m 时，难以保持润滑油膜，摩擦系数反而增大)、合 理的加工方式； 随动性 随动性主要表现在动密封的过程中，由于存在加工及受力作用等因素的影响，密封表 面的移动轨迹会呈现非直线性， 其密封间隙会忽大忽小， 若密封件不能随机进行补偿的话， 将会造成泄漏。密封件的随动性可以依靠其本身的弹性来实现，但也可通过采用合理的截 面形状来改善其跟随性 其他参见材料部分 小小结结 解决机械产品泄漏的基本方法有以下5种： 1) 减小密封部位内外压