密封结构设计.

1、O型圈密封结构设计Jom n Ccnrrolt I Janiaiy 2009Li Qiang 2011-01-07Johnson 姒' Controlssb密封结构设计Jom n Ccnrrolt I Janiaiy 2009Jom n Ccnrrolt I Janiaiy 20091、2、3、4、5、6、7、8、9.0型圈概述0型圈密封原理和要求0型圈材料特性及选择0型圈密封的设计原则0型圈密封沟槽设计0型圈的性能0型圈失效0型圈的变形发展0型圈生产制造 10问题1.0 O型匕 Ao型IB是一种界面形状为圖形的樟胶圈.是液压气动中应用最广泛的密封件1.1 o 型特点匕 ABefore

2、 InstallationWith System PressureAfter Installation特点i1尺寸小装拆方便2动静可用39MB封几乎没有泄SB4型件使用双向密封5动擦力小6价格低Jom n Ccnrrolt I Janiaiy 2009Jom n Ccnrrolt I Janiaiy 20092. 1 0 型密封原理O-Ring glandFI0 M0型圄密封是一种挤压型密封.当密封件产生初始形变和应力Ptea|t P?Pz时.将不会林 P.=P0H>pt P声XP P.=P°4KXPK为介质压力待逐给0型BE压力的系效（对1胶.K=1,对无经锅管？复合巒封88

3、?）因此，只KO£H在初始压力.就可实现无泄的绝对钿 >（）型詔密封是一种自密封结构。2. 1 0 型密封原理2. 1 0 型密封原理理论±Off«也可实现密封.实际是不可能的倦心工作载荷下.0型RB拉伸.变细.就可純泄漏低湛4&胶收缩.变如.可能泄涮（低逅会遗成權胶加速老化失去补偿能力）一般斷面有7%-30%的压缩变形率，静密封取大的压缩率_05"30。_亠动花封取小的压缩率（9-25®2. 1 0 型密封原理2. 1 0 型密封原理Jom o Controlt I Janiary 20C2.3 0型圈受内压、外压选择受内压受内

4、压0型圄外径与沟權外径相同受外压OSRE内径与沟權内径相間防止出现左至作压力下出现画1直径变小将0形露安装在沟權内时.要受到拉伸或压&若拉伸和压缩的数值过大.将导致0形韶載面过度増大或 减小.因为拉伸1%相应地使戯而乏徑*减小约0 5%.对于孔用（内压0形BEAL好处于拉伸状态.最大允许拉伸为6如对于轴用（内压密封，0形圈艮好延只周长方向受压缩.最大允许周长压縮为3,Jctkf Ccnvrolt I Jania/y 30WC )trolJanuary 2009C )trolJanuary 20092.4 0型挤出原理C )trolJanuary 2009O-Ring Life Cycl

5、e1 Installation of O-Ring2. Pressure Applied to O-Ring (Ideal)3. Extrusion of O-Ring4. Failure of O-RingC )trolJanuary 20092.4 0型圈允许挤岀间隙量大允许挤出问隙tmax和系统 压力.0老圈截面直径以及材料理 度初关通常.工作压力* 大允许挤出间Mtcrmix取值越小.如 果何RU亀过允许范BL就会昌致0 形90桥出甚至损坏.出压力超过5MPa 时.建议使用羟圈(C)fiE力挣用村压力VPaHRHMlhlftPT1-82. 61X0327. 00氏 IMAT0xso0.

6、080.05<7.000.050.070.090.090.1010.500.030.010.05ao?0.08卸氏怯农人80£3.505a is0. 20WT 000.080.09a ioa 130.15-.10. 500.05o. or0.080.090.10WH.CO0.030.01a. osa 07o. oe<n. so0.020. 02a os0.030.01鼻氏氓叱A90W3.500.130.15a. 20a 230. 25<7. 0050.180.20=510.500.070.090.1

7、0a 130.150.050. 070.080.090.1091：. 500.010.050.070.080. OFs.co0.030.010.050.070. 08c7 35. (00.020.030.03a w0. 012.4 0型圈允许挤岀间隙Control*2.4 0型圈允许挤出间隙2.4 0型圈允许挤岀间隙2.4 0型圈允许挤岀间隙10 I2. 5 0型圈压缩量选择和材料有关的曉圏QB周方向的压缩力2. 5 0型圈压缩量选择2. 5 0型圈压缩量选择3. 0 0型圈材料特性特长眾氨BS檢胶优!M但刪化学芮品性较逢。另外.&膛的档许ISB)广TRttKNBR；IWJB性、iW油

8、性优!！且价 由干Mttti不隹.应避免左pa光卫射的场所.或产生鹽爼的电n Ksmittt 用.、KTKHK(CR)整体性能平俱.且价橹便直C乙丙It胶(EPDM)*1復性优健且价格便直 耐®性.#1«!性»»<.异丁權胶(IIR)ATMMtl.气专性忧*可聘丁克7轮抽的内等“ MMtt.(FPM)备骑性鼻均优良，3 胶 <SI)对焦性优良，(2机K翌段较差、且价格偲；hanenight®)冲sea性优良。為热性、刑瘴性及场油性較連°2. 5 0型圈压缩量选择2. 5 0型圈压缩量选择12 1C<otrt>l

9、« I Jiniary 20W3. 1 0 型材料特性比较14 1.itroK I Janjarv 20093. 1 0 型材料特性比较14 1.itroK I Janjarv 20093. 1 0 型材料特性比较特性比较图肿丁«(NBR)(CR)乙丙购(EPDM)异丁1*砂5只)an (fpm)由IBHSO"t13 ontrolt I jeruary MW14 1.itroK I Janjarv 20093. 1 0 型材料特性比较14 1.itroK I Janjarv 20093. 1 0 型材料特性比较3. 2 0型圈材料特性排序特性排序14 1.itro

10、K I Janjarv 20093. 1 0 型材料特性比较低鼻性橡胶聚氨酷橡胶乙丙橡胶仅弹性镖胶异丁橡胶低弹性橡胶乙丙橡胶异丁橡胶乙丙橡胶丁購橡胶氯丁徐胶丁睛橡胶异丁橡胶氯丁橡胶异丁橡胶硅梅胶聚氨菌橡胶氯丁橡胶乙丙橡胶丁睛橡胶硅橡胶低弹性權胶硅橡胶乙丙橡胶氯丁椽胶丁声橡胶聚氨禹橡胶橡胶氟橡胶氟橡胶氛橡胶14 1.itroK I Janjarv 20093. 3 0型材料硬度 A聚氨酯橡胶的肖氏硬度标准硬度标准肖氏A95rJ3E：肖 fcA90肖 RA70«A50肖氏A30目行车内带硬度的容许范丽：记戟数值的土5。凝胶的硬度表示用AskorC和针入度來表示。AskorC和在聚氨Si橡

11、胶的硬度表示中所使用的肖氏A硬度的 关系，大致如下图所示。(oKA)I I I I I I I I IASKER C24 30 K)50SO7)KI90sris oioi c型n iiirtie-JIS K2207巳将针入度标冷化，使规定晝it的针霆直进入域件中， 入的长厦来*示试件筲枝度。针入度的值为1/IOmmM.对应针入厦为1。(散值越大砌材陌越承坟。)因 此同肖氏磧度或ASKER的希对叱较较力圉机 故没有PJfitt较衣。3. 3 0型材料硬度 A3. 3 0型材料硬度 AI Jeruarv 20W3.4 0型材料特性特性值】負口tiwuv比R一1.131.131201 161 201

12、.C31.02”氏A95907050307015MPa44 14631 327 418511 R06%畑530650690GOO250445r/O/O707070/080c-40-20-23-20-2C-20-40第杭抽廈理伽事的各桔哼伯幅wmis机tK(psiat行试购。抗拉事度B建性 用磨性Bt 水定聚氨商乙釀类酣类特性比较 粗1帅时汰(SC»O特性值*«5)® 損 冲価頁MttTmm®rarm莎王hesih】ewpt<E8悝冷肢O1.61.3：.61.2151 21.31.2獨氏a705065050680GO705050

13、5732MPa1274413 31287512510.B7.488788310 3370400460490380330270300330400810640>8«JHaKC909910020120:HO23020020020060IZ：连ta«e耳2度30808C808C210210150150150303CM9M£TO10354030TOTO-707C一 501010iwat性.科畝鼻常泊站IW久性3.5 0型材料耐化学性耐化学药品性比较聚氨确權胶丁肪檢胶氯丁檜胶乙丙嫌胶异丁橡胶|軌檢胶|硅檢胶|低弹性橡胶汽油© 1OXXO水O | OO1 O |

14、O遲酸XOOOOitXOO| OOXOO乙醍1X |X-A><-OO*_4x-厶XXX-OOXOX=tt. 0=良、=可.x=不可C*>ntrol< I Jenuory 20093. 6 0型材料耐温性 1 能H 度比较HJi.»»a<cc>丁 =KT«JK極丁从MES J0HWOI CcnwoB >20093.7 0型材料选择原则外界因素;1. 工作状乞：动审封.静密封；连it工作.间断工作等2. 工作介质，液体、气体还是两相潦.及介质的物理化学性能.与介廣相容性 j.工作压力，介廣工作压力高低.压力波帳駅时最大压力4.

15、工作温度：瞬时温度和冷热交变週度5.成本来ifh成本低.来源广3.7 0型材料选择原则3.7 0型材料选择原则0型詔的復度仗度，一般为70«90邵氏應度，静砂选低值70.取高值80.級少采用90.liceiMfL OfficeIT, 073003 St3.7 0型材料选择原则3.7 0型材料选择原则3.7 0型材料选择原则3.7 0型材料选择原则H A4. 0 0 型设计原则3.7 0型材料选择原则通则；0型韶?封煨挤压式密封.设计主要内容为Offll®的压缩和拉伸 0型圈査径压缩和拉伸叭压编过小I泄3Bb.压缩过大工应力松號引起泄漏ct拉伸过大界面直径淹少太大而引起泄J8

16、4 0压缩率设计bW%=(d04i)/dooav有足够的密封接加面积b9避免永久变形6摩按力尽小圓柱静密封：10V15%.平面静更封：15*30%往复远动密封I 10%-15%.徒转动密封 < 内径比轴大31%.外径压编寧为38%图44 O形密封圈的安装a) 在外址的矩他槽内b) 在内展的姬形内低掠用«»：-般为5V8%,考應介质和度引起的腭般. 如超过15%. K9riS材b'|-'八5. 0 0型圈沟槽设计4. 1 0 型设计原则045. 0 0型圈沟槽设计045. 0 0型圈沟槽设计4.1拉伸睾设计sw%=(<vm)/(4处).ofi皱入输

17、中后，Tft#有拉如黒无捡侔 裳配时容9脱出.如拉伸过大.会导数超團截面 积减少太多.出现泄!一般其拉伸为1V5%>4. 2 0型设计原则表4 2 O形压编于与校伸的选取范3至封介厦竝押a (%>压细JI 5 (%>浪佳油、空气I.OJ-I (M<10115-2515-251対C横H袖、空代1A2<1.0112-1?12-17Okie09S75-104 2榷篦宽席设计,0形入密封沟后.其橫載面产生圧編变形.变形后MXft及 其与定封面的搖皺竟度都和0班的密封性能其值过小龛便密封性受 到影响.Bo0形BH变形后的丸度B。()与啪圈的压缩睾和截面直経d。有关 .可用下

18、式计算Bo= (1/(1-W)-0. 6W) do ("取 10%*40%)0形B9与密封面的接购面宽度b (m)也取决于W和d 1b <>b=( 4W*2-H). 34W-K) 31)do ( II取 10%*40%)一般悄况.考虎到压力脉动和抽奥空的需求.Bo应接近于欄宽. 对于气体介廣的密封，Bo应比宽小0.1-0. 2fwm对于液体介頂的Bo应比權宽小02-0. 5nm.同时Bo不应大于楮宽否»J*ff后可施会减小?封接越宽度.同 时减小密封接砂力而导致泄漏.初压力床动腐.宽过大会昌效0型詔来回依移.出现JBttU權宽 过小会导致0釵BB填滿沟權.导数狙

19、力过大OO5.0 0型展沟设计，權体积比0型詔体积大15炫右设计M：形状.尺寸.糯度，对于动«»9需要计尊相对运动何隙 原具叽容易加工.尺寸合理.越滾容易保证，拆装方便釦有压缩330%的圧缩。b9在介质中膨胀.洞升聲胀5. 1 0 型沟槽设计人cf太宕虞损.太宽滾动损.2a*»a1.厂V啓4q稽JKK1 reZMiAMHi入列孵7弄便剛事型內It-7_rTZtttts2丹构CcF J 心a艮lt金8M«欢上*4-5 績用O魅密封淘的務坎轧将魚23 b n.Tftniftr045. 0 0型圈沟槽设计5.2 OSR8沟舷设计，槽深的设计决Jto型BE的设计

20、压缩沟槽深度加上间隙小于O3WB白由状态下o型曲的找性 0型RE的压编由内径压细6 *和外径压缩6 构成6'<6.0型圈安装时受压缩孑 彌时腔圈有弹跳；常用于靛转密封.$二5V0型HB安装时未受压缩；最为常用.5* > 60型圈安羹时受拉伸；用于滑动密封.如活寒密封.045. 0 0型圈沟槽设计045. 0 0型圈沟槽设计®4-6 0死约三特状点 9产1>产£)“)6 *)6«6 * c) A>0 *5 3 0型謂沟槽槽口和IV底圓角设计， 槽口圓角I防止0燮H8装配时出现削伤和刮伤R=010.2 m 过大.过小会出现什么情况？（挤

21、出和»1伤）fll/KBl角：防止出现应力第中.动* R=0.11.0 mm , »:R=d3/2 m t1W I lb !045. 3 0型沟槽设计5 4 0型圈沟口和補底圓角设计；權口圆角：防止斶翳装配时出现割伤和刮伤.R=0.10.2 ran 过大.过小余出现什么情况？（桥出和割伤）權底圆角：防止出现应力備中.动I RRY1.0 rwn .养:駁m f 5.5 0型圈沟權表面粗撤度设计，静應封：Ra=6 33 2.动密封】Ra=1 6 炭转密封：轴凹横：FU=0. 4或更小A. 采用什么样的工艺耒加工沟比较好.Jo¥w«o ControUJohns

22、on Controls5.4 0型沟槽设计沟I的粗"过大戒过小会出理什么冋5. 3 0型沟槽设计5. 3 0型沟槽设计5 6 0型圈捋BS设计；目的：防止OffiBST作时出现间隙咬伤和挤出实效 使用，单向受压.一个挡fffl；双向受压.两个挡8B.n»4-a不便用卅的大允许同HI<*r mm>0 KHIf < (Hb)出力2QS3S71703103-HS4 G5i0402$(USaioU.<MWOROS050040O7S5. 3 0型沟槽设计5. 3 0型沟槽设计it代时庄勺PEII体式忆豪ra乙n，匸仝増3二或缸1»丈m.ogI

23、87;Johnson Controls5.5 0型沟槽设计5.7 0型BB沟型式和公養，详见GB/T 345235.5 0型沟槽设计Ccanrolt I Jiruary 20095.5 0型沟槽设计5.5 0型沟槽设计5.6 0型沟槽设计5.5 0型沟槽设计5.5 0型沟槽设计5.8 0型密封*见型式，&向a?封Thfc M*U.«lhAlL«vmA* »v<rtFitlie WMCJPO "釘 OIOTIR M>snrwMUMXJXDa、rCOa 0»".5<me*nWOI pun rvutoM接头密封Oa

24、nwcCotnMiWthMMn O«MQ £JUTY«C*.6. 0 0型圈性能WEAR加占r to dlrrirMh gradually by ruction And rubbing motion.Like a pencil eraser, an O-Ring Is being worn away even though vou may not see it until failure306. 0 0型圈性能306. 0 0型圈性能6.1 0型圈性能SEALABILITY306. 0 0型圈性能3ity r. the </4-J Id a r U <

25、. Me “Of "M IExample showing dynamic reciprocating rod密封性能JOYY*01*306. 2 0型圈密封要求STABILITYLtab i *y ii the ity of 3 se«' 8 ne»it el -o,and ihiltinc n 3 eomc.6. 2 0型圈密封要求6. 2 0型圈密封要求31otrolt稳定性6. 2 0型圈密封要求6. 2 0型圈密封要求6. 3 0型圈性能EXTRUSION6. 2 0型圈密封要求6. 2 0型圈密封要求32 rotrolt抗挤出性uarv 2099

26、6. 4 0型圈性能Conformabilityorf jinabUy o tnc ot-litv of o sc» c&pouna to r ix Cam thei”gw x,hat or* .n tho6. 4 0型圈性能6. 4 0型圈性能O-AlRQ WNhoul rrataure站合性WW "eugJohnson Controls7. 0 0型圈失效7.0躍圈失效，o型圈常见的头效原因有材 科问题、压纯变形.间隙咬伤 .扭曲现次、磨料磨损、表面 粗糙度不当和焦耳效应寻COMPRESSION SETC压细变形.如右图所示&Description of

27、 failure appearance：lh s failure is co mm or to both static and byname sealing appiicsttons. Ths type of (4i ur« producer HM turMce?. on trw Udx of thu ORir>g that bvumuvuMythe top end bottom if sitt ng floc on o dusxThe sources of COMPRESSION SET failure:The OKing material used has poor ccm

28、pcssion set rcs*s<dfx:c The 0 Ring molerial used has limited wistoncc to heat The O-RIoq is swell ng m the groove due to flukl incompatoMit/ The SRIng loo much squeeze In the grooveHow to elkmlnata COMPRESSION SET failure: Use higher qualtty. low compret<on xt mnz川 Chrrk the compatnr><Ht

29、y 3 the O-Ring material to the fluid Scect a maten.i good for h(Mt produced in operation Ooutsle check the groove dtowncionc for proper cqumm Check existing O-Ririg stock for phscal propertiesJohnson Controls7.1 0型圈失效36Johmvi Controls I Janiary 30097.# 0型圈失效7.1 0型圈失效,0型圈療殒.如右窗所示IJohmvi Controls I Ja

30、niary 3009ABRASIONcription of failure appMmnc0cThis ra« ure <5 mg* Ommor ir dvr-anc sealing appKdCions - l«ke reciprocating anc rotating sh/WtK type or仲“c rcodures o fwuroed surfMr on 叫 side of me 0-R»no body s .jb)«(Hd to【2 movervent.The sources of ABRASION failure The nujlal

31、 surfaces are too ruug' <<i)d are dixasivt- Co the O-Ring The ineul surfdee are too s< ioocK not Alb刚 proper »ub«K：a(>jn Ho lubfk-alkjr in the desiqn (>upr<tiq Irmprintufr » c” tuu ht/i (Of I hr instr tidl The system fluid is contaminated v«th obraseve 吟tide

32、、How to eliminate ABRASION failure: ChaiKje sutfce fir sties I. fet.or inniecd Arrnrgc for bettrr Ijbnrntion Uk a rrotcriol suitable for hqhc，tern pccaUjres EhmmAie any bouccv o< conU»mirwtx>n(Chnnr m 二 more abrio* »*exictart O Rin material36Johmvi Controls I Janiary 30097.# 0型圈失效36J

33、ohmvi Controls I Janiary 30097.2 0型圈失效oaaia安装损坏.如右图所示7. 2 0型圈失效INSTALLATIONDescription of failure appearance:n”o .tvri bv：h XdUu orQ <fy«w f k. O P F，ShvH 心U 5o»ped rg on tnc surtace of e O-M>ng can ac rvotced.The fcourcet of TNtTALLATTON failure： The use of scores edeed tools Sharp

34、comers on the O Ring groove $h»-p thred, the OR ng f c over ho load n cnamfer O-Rir>Q 3、not luDrcjtetf O-Rinq was twstefi o- trapped between metfll surfaces rw ZI叫 C< tb< EWrialNow to eliminate INSTALLATION failure: Covo* thr«ad« rtlth mxhirg gp« Rek all narp ooocf Crace

35、 a 15 to 20 decree leed-ir <Mmrer LuuicMv O-Mng dung eSImxhiUse evror? cecd O R nc36Johmvi Controls I Janiary 30097. 3 0型圈失效7.3曲圈失效,EXPLOSIVE DECOMPRESSION失效如右BB所示,Description of failure appearance:You II find random ruptures, crater-Hke pores arvd slits, wh ch ha虫 originated within the body of t

36、h< O-RirgThA sources of EXPLOSIVE DECOMPRESSION r<lilur: permeating tne O-Rmg rnatena fUipd decnmprt*rlon of those gm、 Miao<M(piosQns occurng as decompr««lon p<aceHow to diminato EXPLOSIVE DECOMPRESSION failure: Slow system cydes dog n IncreaM for d«cmpces$ion Rrptaco w *h

37、 a hark matorial Select .1 smdllar C-Ring cro$ sectionCrwtrolt I Jaruarv 20WJohnson Controls7. 4 0型圈失效7.4 OfflM失效,HEAT HARDENING AND OXIDATION0世8热损伤和额化.如右图所示1Description of failuro appearance:You w I moo this hnlum in both static md dyn.i-nic O-Ring<： A flattened area will app<*.>r on th

38、71; dynamic curfaci? Somdim<K crxJccd, hardenixl ard pittedcan Mocn thrcxjgbout tho "tiro body of thr O-Rmfl.The sources of HEAT HARDENING ANO OXIDATION: Tempcratures higher than recoiTimenced for thr msteoal Elastomers becoming dry end pct lions of the niAlerial eviporet OxidationHow to eli

39、minate HEAT HARDENING AND OXIDATION: Lower the operdbng temp<xdtur» of the system Use O-Rings rated for higher tcmpcriXurcsJohnson *、Controls38Controls I Janiery 20094917.5 失效,SPIRAL DAMAGE0呼扭曲滾转損坏.如右图所示IDrscnptloa of Malure Appear a nee:Thg »urf(Ke of the O ing2 h«rw Xw ggwa 0* to

40、 here rolled in :,or against a guproeaer。0 tt st>/c - tn.s posien da frzdThe BQurcm of SRXKAL DAMAGC; Sido loads cusir ovrec&iuo rlcaranee Mli-nt coriooaents r*o su tabc 3心lk>n Motcitol too seft Movip tp<ee g Ioe Surf»CK arc* unpvanHow to eliminate SPIRAL DAMACf!Dzr23 ttw cKasrw tj

41、otwrrn romcxinMWi 5eck for roundness cf Atting pr*sMud山“fG» »、to M3l八 “ndhr Provide lubrication AdO a t>Kl*up ringb it nn 'i / . : 7. 6 0型圈失效EXTRUSIONo釵HI挤出失效 如右图所示I7. 5 0型圈失效40Jotw i Controlt I January 2009Oc>crip<ion of failure oppeernca：Vou Mil' see 8 ndye nbble? oM ko&

42、quot; nir-in； pieces of tbc materieieither thennoi duari«t4tr cf outur rlumiKor duo frarr tlw doMFnof ttw O«R<<)Th* »OMrre« of EX VRUSION- Kjicessfvc ”、tcm ptesaurcs Tao mv<l>iMtweon *nK nq pa穴& Matcrul too aft 6 盹eg txxt/ tui> HfQe fee th- qojvc Imjropcriy mdc

43、hncd groove Attaek by «ste»n ruidMow to tllminaU iXTRUSIOM*Orcruajre or regulateRe*»t arQ B mW rlDQ D駅人 t< p- -pc . ccr)cc*'ti«. (it Sc-ccr 3 ba-<5cr mater al(Xrr】g tCf -Ct 0恥00 %»9UQAdd b4ck-wp rinti* RrtHrcr ORihq wii e«fTrrvrt t>pe orRe fhWe Qrtove to in

44、eude ee«n. gmoef <rve edev40Jotw i Controlt I January 20097. 7 0型圈失效7.7 失效,EXCESSIVE SWELLOS!H»胀失效 如右图所示*Description of failure appearance:Idert fled by obvious dimension of the body of the O-Rina Reduced physical proper- hes, which cnusM mproprr nr. ttwit and rnction5eal failure.The source of EXCESSIVE SWELL: The matenol absorbs system fluids cousin sweihg An obviousincorrpatab iityHow to eliminate feXCiSSlVfe SWELL: Test material tor n. id rompatab tty Consult a chenrica compatab hty chart to determine stiitabie material7.0型圈失效WEATHERING OR OZONE CRACKING0裂老化/氧化失效 如