三、設(shè)計(jì)選擇

　　3.1 壓縮率計(jì)算

　　O 形圈在溝槽中的初始變形(擠壓量)對(duì)其密封作用是必要的：

　　1.獲得初始密封接觸應(yīng)力;

　　2.補(bǔ)償產(chǎn)品公差(在間隙配合中連接二者);

　　3.保證一定的摩擦力;

　　4.補(bǔ)償永久壓縮變形(損失);

　　5.補(bǔ)償磨損。

　　對(duì)于不同的應(yīng)用，下面列出了其初始變形量與截面直徑(d2)的比例：

　　動(dòng)密封應(yīng)用：6%至-20%

　　靜密封應(yīng)用：15%至-30%

　　在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)圖 3-1 和圖 3-2 中推薦的初始?jí)嚎s變形量來(lái)設(shè)計(jì)溝槽尺寸：

 

 

　　以上二圖中的初始?jí)嚎s變形量是根據(jù) ISO3601-2 標(biāo)準(zhǔn)，考慮了負(fù)載與截面直徑的關(guān)系后制成的。

　　由于初始變形的程度不同，以及密封材料的硬度不同，O 形圈的壓縮壓力的大小也有所不同。

　　圖 3-3 顯示了 O 形圈圓周每厘米長(zhǎng)度上所承受的壓縮力的大小。該圖可用于靜態(tài)密封應(yīng)用時(shí) O 形圈所受的總的壓縮力的大小。

 

 

　　拉伸與壓縮是 O 形圈在溝槽中安裝的兩種形態(tài)。在徑向密封的結(jié)構(gòu)配置中，O 形圈裝在內(nèi)溝槽中(作為“外圓密封”)，O 形圈必須受到拉伸，且其內(nèi)徑拉伸后大于溝槽的外徑。在安裝后的狀態(tài)，O 形圈的最大伸長(zhǎng)量應(yīng)該為 3%(內(nèi)徑>50mm)或 5%(內(nèi)徑<50mm)。

　　當(dāng) O 形圈裝在外溝槽中(作為“內(nèi)圓密封”)，O 形圓周周長(zhǎng)方向被壓縮。 在安裝后的狀態(tài)，其最大周長(zhǎng)壓縮量為 1%。若超過(guò)以上拉伸或壓縮量，會(huì)導(dǎo)致 O 形圈截面尺寸的過(guò)度增加或減少，這會(huì)影響 O 形圈的工作壽命。O 形圈沿周長(zhǎng)方向拉伸 1%，會(huì)導(dǎo)致其截面尺寸縮小 0.5%。

　　3.2 應(yīng)用參數(shù)

　　O 形圈可以被廣泛應(yīng)用在各種環(huán)境。環(huán)境的溫度、壓力、速度和介質(zhì)決定密封材料的選擇。為了正確地評(píng)估 O 形圈是否對(duì)某種具體應(yīng)用適用，我們必須對(duì)所有的工作參數(shù)及其相互影響予以考慮：

　　(一)工作壓力：

　　靜密封

　　內(nèi)徑大于 50mm 的 O 形圈在 5Mpa 以下工作時(shí)，不需要擋圈;內(nèi)徑小于 50mm 的 O 形圈在 10Mpa 以下工作時(shí)，不需要擋圈;(與材料硬度、截面尺寸、間隙有關(guān)系)40Mpa 以下，必須使用擋圈;50Mpa 以?xún)?nèi)，使用特殊的擋圈。

　　注意最大許可間隙。(見(jiàn)表格 3-9 O 形圈擠出間隙)

　　動(dòng)密封

　　壓力小于 5Mpa 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不需要使用擋圈;

　　大于 5Mpa,必須使用擋圈。

　　(二)速度

　　(與材料、應(yīng)用有關(guān))

　　往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度最大 0.5m/s;

　　旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度最大 0.5m/s;

　　(三)溫度

　　-60℃至-325℃(與材料種類(lèi)和介質(zhì)和相容性有關(guān))

　　在評(píng)估時(shí)，極端溫度和連續(xù)工作溫度都要給予考慮。對(duì)于動(dòng)密封，由于摩擦生熱造成的溫度升高，要特別注意。

　　(四)介質(zhì)

　　由于有著許多具有不同特性的密封材可供選擇，銘志的密封件可滿足幾乎所有液體、氣體和各種化學(xué)介質(zhì)的使用要

　　求。

　　3.3 溝槽設(shè)計(jì)

　　3.3.1 導(dǎo)入倒角

　　正確的溝槽設(shè)計(jì)可以從一開(kāi)始就消除可能的損傷和密封失效。由于 O 形圈安裝時(shí)受擠壓，所以設(shè)計(jì) O 形圈導(dǎo)入過(guò)程中接觸的零件時(shí)，必須要有規(guī)定倒角和倒圓。

 

 

　　倒角最小長(zhǎng)度 Z，作為與 O 形圈截面直徑相關(guān)的函數(shù)，列于下表中：

　　導(dǎo)入倒角

 

 

　　導(dǎo)入倒角的表面粗糙度為：Rz≤4.0mm ,Ra≤0.8mm

　　3.3.2 表面粗糙度

　　在壓力作用下，彈性體將貼緊不規(guī)則的密封表面。對(duì)氣體或液體密封的緊配合靜密封，被密封表面應(yīng)滿足一些基本的要求。密封表面上不得有開(kāi)槽、劃痕、凹坑、同心或螺旋狀的加工痕跡。對(duì)于動(dòng)密封，配合面的粗糙度要求更高。按照 DIN4768/1 和 ISO1302 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)表面粗糙度的定義，我司對(duì)溝槽各個(gè)表面的粗糙度要求推薦如下表：

　　溝槽表面粗糙度推薦值：

 

 

　　3.3.3 靜密封溝槽設(shè)計(jì)

　　端面密封溝槽設(shè)計(jì)建議(軸向)

 

 

　　O 形圈在軸向發(fā)生變形。在壓力作用下，O 形圈會(huì)產(chǎn)生徑向運(yùn)動(dòng)，所以要注意壓力的方向。

　　若壓力來(lái)自?xún)?nèi)側(cè)，則 O 形圈的外徑應(yīng)該有溝槽的外徑接觸(其周長(zhǎng)壓縮 1%到 3%)。如圖 3-6。

　　若壓力來(lái)自外側(cè)，則 O 形圈的內(nèi)徑應(yīng)該與溝槽的內(nèi)徑接觸，最大允許拉伸 3%，如圖 3-7。

　　表 3-5 矩形溝槽尺寸-軸向壓縮：

 

 

　　工業(yè)用靜密封溝槽設(shè)計(jì)建議(徑向)

 

 

　　如下表靜密封溝槽尺寸-徑向壓縮：

　　*注：t 的公差取決于 d3h9+d4H8 或 d5f7+d6H9

 

 

　　3.3.4 液壓動(dòng)密封溝槽設(shè)計(jì)

 

 

　　3.4.5 工業(yè)用往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封溝槽設(shè)計(jì)建議

　　如下表液壓動(dòng)密封溝槽尺寸-徑向壓縮： *注：t 的公差取決于 d3h9+d4H8 或 d5f7+d6H9

 

 

　　3.5 氣體動(dòng)密封溝槽設(shè)計(jì)

　　如下表氣動(dòng)動(dòng)密封溝槽尺寸-徑向壓縮： *注：t 的公差取決于 d3h9+d4H8 或 d5f7+d6H9

 

 

 

　　4、配合間隙選擇

　　O 形圈在溝槽中受介質(zhì)壓力作用下，會(huì)發(fā)生變形，“流”向間隙位置，達(dá)到密封效果。也就說(shuō)說(shuō)，隨著壓力的增加，O形圈發(fā)生更大的變形，其應(yīng)力也增加，獲得更緊的密封。在 O 形圈承受高壓的情況下，會(huì)被擠入到間隙中，造成密封失效。建議使用高硬度抗擠出材料的擋圈，如聚四氟乙烯或更硬的橡膠材料。在靜密封的應(yīng)用中，可以通過(guò)修改溝槽設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到不使用擋圈即可承受更高的壓力。設(shè)計(jì)時(shí)我們應(yīng)該注意使用間隙盡可能小。擠出極限的大小取決于 O 形圈的硬度、工作壓力及溝槽間隙大小。O 形圈溝槽的徑向間隙必須保持在下表中給出的最大徑向間隙范圍內(nèi)。若公差太大，會(huì)導(dǎo)致 O形圈從間隙擠出(如圖 3-13)。允許的被密封元件之間的徑向間隙 S 取決于系統(tǒng)壓力、O 形圈截面直徑和 O 形圈的硬度。表 3-9 所推薦的最大徑向間隙值 S 是 O 形圈截面直徑和硬度的函數(shù)。除聚氨酯和 FEP 封裝 O 形圈外，在下表可應(yīng)用于其他所有橡膠材料 O 型圈：

　　對(duì)壓力大于 5Mpa 且 O 形圈內(nèi)徑大于 50mmm;以及壓力大于 10Mpa 且內(nèi)徑小于 50mm;我們推薦使用擋圈。值得注意的是，表格 3-9 中的數(shù)值基于以下假設(shè)：各零件完全同心，且受到壓力作用不發(fā)生膨脹，若實(shí)際情況與該假設(shè)不符，則該間隙值應(yīng)該更小!對(duì)于靜密封，我們推薦使用 H8/g7 的公差配合。

　　聚氨酯材料 O 形圈由于設(shè)備優(yōu)異的抗擠出能力和較好的尺寸穩(wěn)定性，可以采用較大的間隙。