O型密封圈的设计与应用

ｊＩ悻 压 力 （ＭＰＩ）
一 般来 说 ．往复 运动 用 Ｏ形 圈 的摩擦 阻 力较 小 ，但 起 动摩擦 阻 力很大 ．约 为动摩擦 阻 力 的 ３～４倍。Ｏ形圈起动摩擦阻力还与静置时间有关 ，长时间静置要比短时间静置的起动摩擦阻 力 大 ２～３倍 。压力 越高 ，静置后 的起动 摩擦阻 力越大 ．
槽宽度 Ｂ不大 于 ｄ。的 １．３～１．５倍 ；旋转轴 密封 的沟槽宽 度 Ｂ不大于 ｄ。的 １．Ｏ５～ １，１倍 。当
用挡 圈时 ，还应 加上挡 圈 的宽 度。
５．３ 往 复运 动用 Ｏ 形密封 圈的摩 擦 阻力计算
Ｏ 形 圈密封 时 ．接触 力 使密封 件 与被密 封 面接 触 发生摩擦 力 。通 常把 运动 开始 的摩擦 力称
１９９８年 第 ４期 （总 第 ５４期 ）
华北石 油设 计
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用 于固定密 封时 ：Ｅｃ一１ ５～２５ ａ＝ ｌ＿Ｏ３～ １．Ｏ４ 用 于往复运 动时 ：Ｅｃ＝１２～ １ ７ ａ＝ １．Ｏ２ 用 于旋转运 动时 Ｅｃ一５～ １０ ａ＝０．９５～ １．０ ６．２ 严格 保护 Ｏ 彤 密封 圈的工作 表 面 Ｏ 形 密封 圈在 安 装 前 ．要 仔 细检 查 是 否 有映 陷 ，要 注意 密 封圈 规格 和 对应 的 沟 槽 是否 相 符 ，禁 止过份 地拉 伸 密封圈 ，装 入密 封 圈的零 件一 般应 有 １５。～３０。的 导入 角 ｝当 Ｏ 形圈 通过横
要求精 确时 ．压缩 率按 下式计 算 ：
￡ｃ一 （ｄ 一Ｈ）／ｄ
—
～
ｄ ＝ｄ。＾／÷ 一０．３５ ．
式 中 ｄ。—— Ｏ 形 密封圈 断面 直径 ，ｃｍ｝ Ｈ—— Ｏ 形密 封 圈沟槽深 度 ，ｃｍ ； ￡ｃ—— 当 有拉 伸量时 ，Ｏ形 密封 圈的 压缩 率 ， ；
ｄ —— 拉 伸后 Ｏ 形密 封 圈的实 际断 面直径 ，ｃｍ； ｋ—— 经验 系数 ，（丁 晴 １８＝ １．２５、丁晴 ２６＝１．３５、丁 晴 ４０＝１．４５等 ）；
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圈 ： ０形 密 封 圈 工 怍 原理 示意 图
Ｏ 形 密封圈 （图 ２ａ）是安 放在密 封 沟槽 中（图 ２ｂ）使 用 的。Ｏ 形密 封 圈的密 封能 力是 在装备 时的预压压缩力（ｈ＜也，图 ２ｃ）和工作时密封件在介质油压力作用下，发生弹性变形时所产生 的弹性接触力来实现的。此密封能力一般随压力的升高而提高 ；并且，磨损后具有一定的 自动 补偿 能力 。即 Ｏ 形密 封 圈靠密 封件 的弹性 、形状 等可达 到 自行密 封 （图 ２ｄ）。当液体 压力增 高 时 ，在液体 压力 的作 用 下 ，Ｏ 形 密封 圈 被挤 向淘槽 的另 一侧 ，使其 变形 增 大 ，接触 面 加宽 ，堵塞 了液体泄漏通道，起到了密封作用（见图 ２ｅ）。当液体压力增高超过某限度 ，Ｏ形密封圈被挤入 密封沟槽间隙，由于压力脉动，使密封圈产生微量转动，促成挤入间隙中的一部分被啃切掉 ，另 一 部分又挤入间隙区，使损坏部分继续扩大，造成 Ｏ形密封圈的损坏 ，使密封能力降低，导致 泄漏发生．为了避免挤出现象进一步发展，一方面耍减少间隙 ｃ（见图 ２ｂ）和提高 Ｏ形密封圈 的硬度 ，另一方面 ，可采取加用密封挡圈 ，以保证 Ｏ形密封圈不被挤出 ，使之能正常工作。图 ３ 是 橡胶硬 度 、沟槽间 隙和 压力关 系 曲线 图。
定 。安装 后 的 Ｏ形 圈断 面产 生 压缩变形 后 的最大 宽度 Ｂ ＞ｄｏ。Ｂｌ值 可按 下 式计算 ：
１
Ｂ１＝（—七 一０．６￡ｃ）ｄｏ ■一
式 中 Ｂ —— Ｏ形 圈断面 压缩 变形 后的最 大宽 度 ，ｃｍ。
（４）
０ 形 圈的 安装 沟槽 宽度 Ｂ应该大 于 Ｂ 即 Ｂ＞Ｂ 。实际上 ，固定及 往复用 Ｏ 形 密封 圈的沟
的设计 与应 用和几 个重 要参敷 的计 算 ；指 出 ＇应 用 中应注意 的事项 。
主趣词 。型密封圈 静密封 动密封 设计
一
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１ 引 言
密封圈是设备工作时防止介质 （液体 、气体等）泄漏，或者防止杂质 （尘埃、空气或水等）从 外部侵入 设备 系统 内的元 件 。密封 件 的优劣 ，对整 台设备 的正 常工 作 、工作 效 率和性 能及 使用 寿命都有很 大影响 ，必须予以足够的重视 。
６ Ｏ 形 密封 圈应 用中的 注意 事项 ６．１ 选 择 舍 适 的 压 缩 率
压缩率 ￡ｃ是 使用 Ｏ 形圈 的一 个重 要数据 。压缩 率 ￡ｃ过 小 时 ，会 由于 安装部 位的偏 心、公 差 波 动等 而泄漏 ；￡ｃ过大 时 ，会 因为橡胶 “压缩应力 松 驰 而 产生过 大的 永久 变形导 致泄 漏 ．当高 温 时此 现象 尤为明 显 。
往 复运动 用的 Ｏ形 密封 圈压缩 率较 大 ，随 之摩擦 阻 力也增 大 ．所以 一般都取 偏小 的数值 。 固定用的 Ｏ形密封嚼压缩率 ，通常取较大的数值 ．特别是法兰紧固用的Ｏ形圈，￡ｃ的最大 值 建议不超过 ３Ｏ 。用于各种密封用的 Ｏ形密封嘲的压缩率和伸拉量参考值如下：
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（１） （２）
（３）
８—— 拉 伸量 ，８＝ ＝ ；
ｄ—— Ｏ 形 密封 圈的公 称 内径 ．ｃｍ；
ｄ —— Ｏ形 密封 圈的实 际 内径 ，ｃｍ。
５．２ ０ 开ｊ密封 圈安 装 沟槽宽 度 Ｂ的计算
Ｏ 形 密 封 圈安 装 用矩 形 淘 槽 的宽 度 Ｂ主 要 由 Ｏ 形 圈 断 面直 径 ｄ。和 压 缩 率 ￡ｃ等 因 素决
Ｏ形 密封 圈的安 装沟 槽 、压缩量 的大 小 ． 由安 装 淘槽 的尺寸 Ｈ（见 图 ２ｂ）来 保证 。由于
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囝 ４ 《）形密封圈摩擦阻力计算瞌线圈
５ ０形 密封 圈设 计应 用 中几 个重 要参 数的 计算 ５．１ Ｏ 形 封 密 圈 预 压 缩 量 和 预 压 缩 率 （简 称 压 缩 量 和 压 缩 率 ）的计 算
Ｏ 形 密封 圈的 压缩 量 ｋ＝ｄ。一Ｈ，而 Ｏ 形 密封 圈的压 缩率 ｅ通 常是 以下式 求得 ： ｅ＝ｋ／ｄ。＝ （ｄ。一Ｈ）／ｄ。
ｂ． 体 积小 、重 量轻 、成本 低 ｝ Ｃ． 密封 部 件结构 简单 ，装 拆方 便 ，不 用周期性 调 整 ； ｄ． 动摩 擦阻 力 小 ；
囤 １ （）型 密封 嘲断 面 圈
ｅ． 既能用于作固定用的静密封 ，也可用于作往复运动或旋转运动用的动密封 ； ｆ． Ｏ 形 密封 圈 的尺 寸 ，各 种 密封沟 槽 的形 状 、尺寸 、加工 精 度 、配合 公差 等 要 求 ，均 可 按 ＧＢ３４５２．１— ９２方便 选用 ，备 件易解 决 。 Ｏ 形密 封 圈除上述 优 点外 ，与其 它密封 圈相 比在使用上 有如 下 不足 ： ａ． 作 动密封 使用 时 ，起 动摩 擦阻 力较 大 。一般情 况下 ，起 动摩 擦 阻力 约为 动摩擦 阻力 的
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直径的间醵 （ｍｔｎ） 图 ３ 橡胶硬度 沟槽间隙和压力关系 曲线图
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１９９８ 年 第 ４期 （总 第 ５４期 ）
华 北 石 油 设 计
· 胜刺石油管理局勘察设计研究院 ，２５７０２６．山糸省．东营 市 收 稿 日期 ：１９９８一Ｏ６—２５
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Ｏ 型密封 圈 的设 计 与应 用
３～４倍 ；
。
ｂ． 用于 动密封 ，速度 高 列一定 程度 时 ，易发生渗 漏现 象 。
３ ０形 密封 圈的工 作 原理 Ｏ形 密封 圈工 作原理 见 图 ２
为 起 动摩擦 阻力 ，运 动过 程 中 的摩 擦 力称为 动摩 擦阻 力 在 比较 准ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ地 确定设 备马 达扭矩 时 ，
就 要考 虑此摩 擦阻 力值 。一般 来说 ，摩擦 力 随工作 压 力、压缩 量 、橡胶 料硬 度 、接 触 面的增 大而
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所要求的 压缩 量 不同 ，静 密封 、往复 密封和 旋转 密封 所用 沟槽 ．尽 管形状 相似 ，但尺 寸 却各不相 同 ，不能通 用 。常用 的沟 槽形状 有矩 形 、三 角形 ，一般 多采 用矩形 ，三 角形 只在 某些 静密 封 中使 用 。例 如 ：往复运 动用 的矩形 沟槽 ，以外 径 密封时 ，取 Ｏ 形 密封 圈的外 径 等于 密封 面配台 直径 ， 沟槽 内径 等于 Ｏ 形 密封 圈公 称 内径 ，公 差取 ｈ 级 ：以 内径密封 时 ，取 Ｏ 形 圈 公 称 内径 等于 密 封 配合 面直径 ，沟槽 外径等 于 Ｏ 形 密封 圈公 称外径 ，公 差取 ｈ 级 。总 之 ，用 于各种 密封 的沟槽 的具体尺 寸 、形 状 、加工精 度 要求 、配合 公差及 Ｏ 形 圈 的尺 寸 、选 用公差 、配 合公 差 等都 已标准 化 ，均 可从 ＧＢ３４５２．１—９２查取 。
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１９９８年 第 ４期（总 第 ５４期 ）
华北石 油设计
／ Ｏ型密封圈的设计与应用
Ｊ～２ Ｊ／１Ｄ
胡继栋·
Ｈ＼
（胜利 石油 管理 局勘察设计研究腕）
摘要 末文 简 述 了 Ｏ 型 密 封 圈 的 优 缺 点 和 工 作 原 理 ｝系 统 地 介 绍 了 Ｏ 型 密 封 圈
为 了正确地选 择 所需 要 的密封 件 ，必 须要 熟悉 各种密封 件 的形式 及特 点 ，密 封材 料的特性 和使用条件 ，应用范围（如工作压力大小 、工作环境温度高低 、运动部分的速度快慢、润滑情况 等），密封件工作寿命长短 ，制造难易，成本高低 ，安装和维修是否方便等。经过综合分析后，才 能 正确选用 。为此 ，本 文将 详细 地介 绍 Ｏ 塑 密封圈 有关技 术 。
·２Ｏ·
Ｏ 型 密 封 田 的 设 计 与 应 用
增 大 ，随表 面光洁 度 、运 动速 度 、温 度 的提高 而减少 ．要 准确地 确定 摩擦 阻力 的大小 ，目前 只能 靠实测和试验 ．理论计算方法有好几种，但只能做概略估计或定性分析之用．本人经过多年来 的工作 实践认 为 下列公 式 用于 动摩擦 阻 力 的计算 比较适 用 ，供同行 参考 ．
２ ０ 形密封 圈的优 缺 点 Ｏ 形密 封圈系 指断 面形状 为 圆形 的非金属 材 料环 。其
形状见图 １。它属于接触式密封 自封式压紧形密封中一种 形式密 封 ，Ｏ 形密封 圈与 其它 密封 圈相 比，有 以下优 点 ：
ａ． 单 圈即可 密封 两个 方 向的 压力 ，密封 可 靠 ，用 于静 密封 时可 以做到 不泄漏 ；
４ Ｏ 形密封 圈的 设计与 应用 Ｏ 形 密 封 圈应 用 极广 ，一般 多 用 于静 密
封 。用 于 动密 封 时 ，可做往 复 运 动 和 旋转 运 动 。当 Ｏ 形密 封 圈 用于 动密 封 时 ，可采 用 内 径密 封和外 径密封 两种 形式 ；用 于静 密 封时 ， 可采用端面密封、角密封两种形式 。总的来 说 ，用 于动密 封 的 Ｏ 形 密 封 圈的 断 面直径 较 用于 静密封 的断 面 直径 大 ，动密 封 用的 Ｏ 形 密封 圈也可 以用于 静密 封 。
当为外 径密 封时 ：
Ｔ＝ ＤＡ＋÷ （Ｄ 一ｄ”）Ｂ×９．８ 当为 内径 密 封时 ：
（５）
Ｔ＝ｗｄＡ＋÷ （Ｄ¨一 ）Ｂ×９．８
（６）
式 中 Ｔ—— Ｏ形 圈的 动摩擦 阻 力 ，Ｎ｝ Ｄ、ｄ—— Ｏ 形圈公 称外 径 和公 称 内径 ，ｃｍ｛ Ｄ 、ｄ —— Ｏ形 嘲沟 槽 的 内径 和外径 ，ｃｍ；