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O形橡膠密封圈用溝槽尺寸設計計算

時間:2019-11-08 2469 次瀏覽

信息摘要:對O形橡膠密封圈密封溝槽的尺寸進行了一般的推導和編程計算,以期用于各種標準的和非標的O形密封圈在不同工況下的矩形及三角形溝槽設計計算。

O形圈密封是使用最廣泛的一種密封方法,其有結構簡單、密封良好、摩擦力小、占據空間小等優點,它既可用于往復密封、旋轉及螺旋運動的密封,也可以用于靜密封。正確設計O形橡膠密封圈所用的溝槽尺寸對于充分發揮其密封能力具有重要意義。

1、矩形溝槽的尺寸設計

矩形溝槽

矩形溝槽應用廣泛,動靜密封皆宜。圖1中矩形槽深度H用于壓縮O形圈截面,若H沿軸向就是軸向(平面)密封,沿徑向則代表徑向(圓柱)密封。

H=(1-K)W

式中:W為O形圈截面直徑;K為O形圈密封的截徑壓縮率,一般靜密封時K=15~25,往復密封時K=12~17,旋轉密封時K=5~10或由試驗曲線確定。

以溝槽小徑作為定位直徑時,溝槽定位直徑do應大于等于O形圈內徑d,使O形圈在安裝時處于初拉伸狀態,設a為O形圈密封的直徑伸縮率(一般為0~0.03),則do=(a+1)d。以溝槽大徑作為定位直徑do時,do應小于等于(d+2W),使O形圈在安裝時處于初收縮狀態,do=(-a+1)(d+2W)。

矩形槽寬度B用于容納O形圈,對于徑向(圓柱)密封:

矩形槽

式史:V為O形圈的體積,V=π²/4(d+W)W2;γ為體積溶脹率,一般可取γ=0.15-0.2,靜密封取大值,動密封取小值。

對于軸向密封,靜密封應使O形圈應靠住壓力所指向的槽壁。當受外壓時要求O形圈靠內壁(小徑定位),此時

O形圈

初估可按B=(1.3~1.5)W取值,如果設置有防擠入擋圈,則需加上擋圈厚度。建議槽底圓角半徑R<0.06W,槽棱圓角半徑<0.03W。

2、三角形溝槽的尺寸設計

三角形溝槽

三角形溝槽尺寸緊湊,多用于靜密封,如圖2所示,在與矩形溝槽相同的截面壓縮量(W-H)時,可以推導出三角形溝槽直角邊長度A:

三角形溝槽尺寸計算

此時的體積容脹率γ,對于小徑定位(小徑靠直邊)有

三角形溝槽尺寸計算

3、應用計算

O形橡膠密封圈的標準及非標規格系列較多,有MS29513、BS4518、DIN3771/1、ISO601/1、JS2401、SMS586、GB3452.1等,截面直徑各不相同。將文中公式及參數編入程序,大大方便了設計計算,如O形圈內徑為140mm的GB3452.1液壓氣動用O形密封圈,其系列截面直徑所對應的靜密封溝槽設計尺寸范圍計算見表1。

O形圈溝槽設計尺寸范圍

4、結束語

本文對O形橡膠密封圈用溝槽尺寸的設計計算進行了初步探討,試圖建立通用于各種標準的和非標的O形橡膠密封圈在不同工況下的矩形及三角形溝槽尺寸計算公式,以方便工程應用。