空心金属密封圈
金属空心O形圈的密封性能研究
金属空心O形圈的密封性能研究作者：刘晓娇来源：《读写算·教研版》2013年第21期摘要：泄漏是机械设备常产生的故障之一。
对一般设备而言，密封就是将接合面间的间隙封住、隔离或切断泄漏通道，增加泄漏通道中的阻力或在通道中加小型元件，使泄漏物质产生压力与引起泄漏的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄漏。
本文主要对金属空心O形圈的密封性能进行研究分析。
关键词：机械设备；泄漏；金属密封圈；密封性能中图分类号：G718.1 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）21-019-01金属空心O形圈，是用薄壁铜管、不锈钢管、镍合金管或蒙乃尔合金管焊成的高精度环形圈。
根据不同要求，金属空心O形圈表面可以镀金、银、铂、铜、镍等或涂氟塑料等。
空心的目的在于调节管内的压力来改善密封性能。
它主要用于静密封和往复运动密封。
一、密封原理分析1、用于静密封时的密封原理O形密封圈装入密封槽后，其截面承受接触压缩应力而产生变形。
对接触面产生一定的初始接触压力Po。
即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封；当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进一步加大，填充和封闭间隙δ。
此时，坐用于密封副偶合面的接触压力上升为PmPm=Po+Pp式中Pp——经O形圈传给接触面的接触压力（0.1MPa）Pp=K·PK——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1；P——被密封液体的压力（0.1MPa）。
从而大大增加了密封效果。
由于一般K≥1，所以Pm>P。
由此可见，只要O形密封圈存在初始压力，就能实现无泄漏的绝对密封。
这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态，使之实现密封的性质，称为自封作用。
2、用于往复运动密封时的密封原理在液压转动、气动元件与系统中，往复动密封是一种最常见的密封要求。
用作往复运动密封时，O形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样，但由于液体介质密封时，由于杆运动速度、液体的压力、粘度的作用，情况比静密封复杂。
空心密封圈在转炉倾动减速机的中应用
为解决上述问题 ， 我厂借鉴 Ｖ Ｄ Ｒ Ｏ 和 Ｈ真空罐盖 所 用空 心 Ｏ型 圈 的成功 经验 ， ２０ 年将 二 次减 速机 于 ０６
收 稿 日期 ：０ ０ Ｏ — ５ 修 回 日期 ：０ ０ ０ — ２ ２ １一 １ ２ ： ２ １— ３ ０
［】 王积伟 ． ３ 液压传动［ ． Ｍ】北京 ： 机械Ｔ业出版社 ，０ ６ ２０．
（ 下转 第８ ６页）
作者简介 ： 白彦３ （ ７ 一， 山西五 台人 ， ｇ １ ７ ）男， ９ 助工 ， ， 本科 从事炼钢厂设备维护工作。
・
８ ・ ４
４
第 ２ 卷 第 ４ （ 第 １６ ） ５ 期 总 １期
机 械 管 理 开 发
张 ．．＾ 工 喜 ／
２ １ 年 ８月 ００
倾 动 的二次 减速机 大密封 ，一 直存在 较严重 的漏 油现 象 。二次 减 速机 密封 槽 尺寸 为 ：内径 １ ２ ｍ， 径 ５ｍ 外 ２ １ ７ 槽 深 ４ 原 由 ２ Ｊ 无 骨 架橡 胶 油 封 ５ｍｍ， ２ ８ｍｍ； 根 型 圈背靠 背安装 ， 在受 到密封 弹簧 力 的作 用下 ， 密封唇 口
白 彦君
（ 太钢 第二炼 钢厂 ， 山西 太原 ００ ０ ） ３０３
【 摘
要】 太钢二铜厂倾动 系统二 次减速机 ， 多年存在 漏油， 一直较难处理 ； 用相似 于 Ｖ Ｄ Ｒ 真 空精 炼炉真 采 Ｏ 及 Ｈ
空罐盖所用空心 Ｏ型密封 圈， 对该机 漏油部位的密封做 了改进措施后 ， 取得 了较好的效果。
Ａ Ｄ转炉 ， 应二 次减 速机 的密 封设计 原 理类 似 图 １ Ｏ 相 ， 目前也 都存在 漏油 现象 。
图 １ 未 改 造 前 的 Ｊ 无 骨 油 封简 图 型
液压与气压传动液压辅助元件详解
1、密封件 2、滤油器 3、蓄能器 4、油箱及热交换器 5、其他辅件
密封件
静密封
分类
非金属静密封
橡胶-金属复合静密封 金属静密封 液态密封垫
非接触式密封\间隙密封
自封式压紧型密封
动密封
接触式密封
自封式自紧型密封(唇形密 封)
活塞环 旋转轴油封 液压缸导向支承件 液压缸防尘圈
其他
主要密封件
O形橡胶密封圈 橡胶垫片
聚四氟乙烯生料带 组合密封垫圈 金属垫圈
空心金属O形密封圈 密封胶
利用间隙\迷宫\阻尼等 O形橡胶密封圈 同轴密封圈 异形密封圈 其他 Y形密封圈 V形密封圈 组合式U形密封圈
星形和复式唇密封圈 带支承环组合双向密封圈
其他 金属活塞环
油封 导向支承环
防尘圈 其他
1、O型密封圈：O形封圈是一种截面为圆形的橡胶圈，如图所示。其材料主 要为丁腈橡胶或氟橡胶。O形密封圈是液压传动系统中使用最广泛的一种密 封件。它主要用于静密封和往复运动密封。其使用速度范围一般为 0.005~0.3m/s。用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。
4.其他 如 抗腐蚀性 耐久性 结构 安装 维护 价格
四、滤油器的安装位置
1、滤油器安装于液压泵吸油口。
可避免大颗粒的杂质进入液压泵，一般采用过滤精度较低的网式滤油器。
2、滤油器安装于液压泵压油口。
器能耐高压。
3、滤油器安装于回油管路。
使油箱中的油液得到净化。此种滤油器壳体的耐压性能可较低。
（a）支撑环；（b）密封环；（c）压环
4、组合式密封装置
组合式密封件由两个或两个以上元件组成。一部分是润滑性能好、摩擦因数 小的元件；另一部分是充当弹性体的元件，从而大大改善了综合密封性能。
各类密封圈的材质及应用
各类密封圈的材质及应⽤各类密封圈的材质及应⽤SIL硅橡胶密封圈：SIL硅橡胶密封圈具有极佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐⼤⽓⽼化性能，有很好的绝缘性能，但SIL硅橡胶密封圈抗拉强度较⼀般橡胶差且不具耐油性;SIL硅橡胶密封圈适⽤于家⽤电器如电热⽔器、电熨⽃、微波炉等，SIL硅橡胶密封圈还适⽤于各种与⼈体有接触的⽤品，如⽔壶、饮⽔机等;不建议SIL硅橡胶密封圈使⽤于⼤部份浓缩溶剂、油品、浓酸及氢氧化钠中;SIL硅橡胶密封圈的⼀般使⽤温度范围为-55~250 ℃。
IIR丁基橡胶密封圈：IIR丁基橡胶密封圈⽓密性特別好，耐热、耐阳光、耐臭氧性佳，绝缘性能好;IIR丁基橡胶密封圈对极性溶剂如醇、酮、酯等有很好的抵抗能⼒，可暴露于动植物油或可氧化物中;IIR丁基橡胶密封圈适合于耐化学药品或真空设备，不建议与⽯油溶剂、煤油或芳烃同时使⽤。
IIR 丁基橡胶密封圈的⼀般使⽤温度范围为-50~110 ℃。
NBR丁氰橡胶密封圈：NBR丁氰橡胶密封圈适合于⽯油系液压油、⽢醇系液压油、⼆酯系润滑油、汽油、⽔、硅润滑脂、硅油等介质中使⽤;NBR丁氰橡胶密封圈是⽬前⽤途最⼴、成本最低的橡胶密封件;NBR丁氰橡胶密封圈不适⽤于极性溶剂之中，例如酮类、臭氧、硝基烃、MEK 和氯仿;NBR 丁氰橡胶密封圈的⼀般使⽤温度范围为-40~120 ℃。
FLS氟硅橡胶密封圈：FLS氟硅橡胶密封圈其性能兼有氟素橡胶及硅橡胶的优点，耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐⾼低溫性均佳;FLS氟硅橡胶密封圈能抵抗含氧的化合物、含芳⾹烃的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀;FLS氟硅橡胶密封圈⼀般⽤于航空、航天及军事⽤途，不建议暴露于酮类及刹车油中;FLS 氟硅橡胶密封圈的⼀般使⽤温度范围为-50~200 ℃。
EPDM三元⼄丙橡胶密封圈：EPDM三元⼄丙橡胶密封圈具有很好的耐候性、耐臭氧性、耐⽔性及耐化学性;EPDM三元⼄丙橡胶密封圈可⽤于醇类及酮类，还可⽤于⾼温⽔蒸⽓环境之密封;EPDM三元⼄丙橡胶密封圈适⽤于卫浴设备、汽车散热器及汽车刹车系统中，不建议EPDM三元⼄丙橡胶密封圈⽤于⾷品⽤途或是暴露于矿物油之中。
金属密封原理
金属密封原理金属密封是一种常见的密封方式，广泛应用于各个行业，如航空、石油、化工等。
金属密封的原理主要是利用金属材料的力学性能和弹性恢复性能实现密封效果。
金属密封的原理主要包括以下几个方面：1. 金属密封的承载力：金属具有较高的强度和硬度，能够承受较大的压力和负荷。
金属密封件的设计和制造需要保证其足够的承载能力，以保证密封性能。
2. 金属密封的变形能力：金属具有一定的塑性和可压缩性，能够在一定范围内发生弹性变形和塑性变形，从而实现密封的效果。
在金属密封件与密封面接触时，由于接触面之间存在微小的凹凸不平，当施加一定的压力时，金属密封件能够通过变形填充接触面的不平整，形成微观的密封效果。
3. 金属密封的弹性恢复性：金属密封件在受到外力作用时，能够发生变形，但在外力撤除后，能够恢复原状。
这是由于金属材料具有较好的弹性恢复性能。
在金属密封件与密封面分离时，密封件能够恢复到原来的形状和尺寸，从而保持密封性能。
金属密封的原理可以通过压缩垫片密封和金属接触密封两种方式来实现。
压缩垫片密封是一种常见的金属密封方式。
压缩垫片是一种具有一定厚度的金属圈，一般由软金属制成，如铜、铝等。
压缩垫片通常安装在两个接合部件的密封面之间，通过螺栓或螺母的拧紧，使压缩垫片受到一定的压力，从而实现密封。
在压力的作用下，压缩垫片能够变形填充密封面的不平整，形成微观的密封效果。
当压力撤除时，压缩垫片能够弹性恢复，从而保持密封性能。
金属接触密封是另一种常见的金属密封方式。
金属接触密封一般用于高温、高压和强腐蚀环境下。
金属接触密封利用金属材料的塑性来实现密封效果。
当金属密封件与密封面接触时，由于接触面之间存在微小的凹凸不平，金属密封件能够通过变形填充接触面的不平整，形成微观的密封效果。
金属接触密封一般采用切割环、波形环等形式，这些金属密封件具有良好的密封性能和可靠的耐压能力。
金属密封的优点是密封性能好、可靠性高、耐高温、耐腐蚀等。
金属具有较高的硬度和强度，能够承受较大的压力和负荷，具有较好的耐压能力。
密封圈型号与用途
密封圈型号与用途密封圈是一种通过在两个相接部位之间形成密封效果的圆形零件。
它广泛应用于机械设备、汽车、航空航天、石油、化工、医疗器械等行业中，具有密封、防尘、防水、减震、防腐等多种功能。
根据不同的用途和工作环境，密封圈的型号也千差万别。
下面将介绍几种常见的密封圈型号及其用途。
1.O型密封圈O型密封圈是一种圆形截面的密封圈，广泛应用于各种液压、气动系统中。
它具有结构简单、密封可靠、制造成本低等优点。
O型密封圈主要用于密封静态或低速运动的轴或孔，可承受较大的压力和温度范围。
2.Y型密封圈Y型密封圈是一种带有斜角槽口的密封圈，通常用于高压、高速旋转轴的密封。
它通过在槽内形成密封点与轴表面接触，以达到良好的密封效果。
3.U型密封圈U型密封圈是一种U形截面的密封圈，常用于密封油或液体介质。
它具有良好的密封性能和耐磨性，广泛应用于液压系统、汽车发动机等领域。
4.V型密封圈V型密封圈是一种V形截面的密封圈，通常用于密封旋转轴、活塞杆等部位。
V型密封圈具有较好的密封性能和抗磨性能，在高速旋转和高温环境下表现出色。
5.X型密封圈X型密封圈是一种交叉截面形状的密封圈，常用于密封高温、高压、高速旋转的轴。
X型密封圈通过其独特的交叉结构，能够有效地防止液体或气体的泄漏，适用于恶劣的工作环境。
6.平面密封圈平面密封圈是一种用于密封平面连接部位的密封圈，常用于阀门、法兰等设备中。
它具有结构简单、可更换性好、密封可靠等特点。
7.承载密封圈承载密封圈是一种在承载轴上承受载荷并实现密封效果的密封圈。
它广泛应用于变速箱、驱动轴等高负荷的机械设备中，具有抗压性能强、耐磨性能好等特点。
8.真空密封圈真空密封圈是一种专用于真空系统的密封圈，可防止气体或液体泄漏进入真空室。
真空密封圈具有低渗透率、抗腐蚀性强等特点。
除了上述常见的密封圈型号外，还有许多其他型号的特殊密封圈，如双唇密封圈、多层密封圈等。
不同类型的密封圈适用于不同的工作条件和环境，能够满足各种密封要求。
金属密封圈的生产工艺流程
金属密封圈的生产工艺流程金属密封圈是一种用于密封机械设备的重要零部件，其主要功能是防止液体或气体泄漏，同时能够承受一定的压力和温度。
金属密封圈的生产工艺流程通常包括材料准备、冷加工、热加工、表面处理和质量检验等环节。
下面将详细介绍金属密封圈的生产工艺流程。
一、材料准备1. 材料选择：金属密封圈通常采用不锈钢、钛合金、铜、铝等金属材料。
生产厂家会根据客户的要求和实际使用环境选择合适的材料。
2. 材料检验：在生产之前，需要对材料进行严格的检验，包括化学成分分析、机械性能测试等，以确保材料的质量符合要求。
二、冷加工1. 模具设计：根据客户的要求和产品的尺寸规格，设计合适的模具。
模具的设计必须精准，以确保密封圈的尺寸和形状符合要求。
2. 冲压成型：将金属材料放入冲床中，通过模具的压力将金属材料冲压成所需的形状。
这个过程要求操作工人有丰富的经验和精湛的技术。
三、热加工1. 焊接：在冷加工成型后，需要对金属密封圈进行焊接处理。
焊接的目的是将金属材料连接起来，以确保整体的稳固性。
2. 热处理：将焊接后的金属密封圈进行热处理，包括退火、淬火等工艺，以提高金属材料的强度和硬度。
四、表面处理1. 抛光：通过抛光工艺，将金属密封圈的表面进行打磨，使其表面光滑、平整，提高其外观质量。
2. 防腐处理：在金属密封圈的表面进行防腐处理，以提高其耐腐蚀性能。
五、质量检验1. 外观检测：对金属密封圈的外观进行检查，包括尺寸、形状、表面光洁度等。
2. 功能检测：对金属密封圈进行密封性能、耐压性能等功能性能的检测。
3. 包装运输：对通过质量检验的金属密封圈进行包装，以便于运输和储存。
金属密封圈的生产工艺流程中，每个环节都至关重要，任何环节的瑕疵都会影响密封圈的质量和性能。
因此，生产厂家需要严格控制每个环节的质量，确保最终生产出的金属密封圈符合客户的要求和标准。
在实际生产中，金属密封圈的生产工艺流程可能会因为材料的不同、产品的要求不同而有所差异，但总体流程是相似的。
密封的作用与分类
第四节 新型密封件
图5-17 M2型T－V密封圈的应用 a）活塞密封;b）活塞杆密封
第五节 组合式密封件
组合式密封件由二个或二个以上元件组成。其中一部分是润滑性能好、摩擦系 数小的元件；另一部分是充当弹性体的元件，从而大大改善了综合密封性能。 第五节 组合式密封件 一、同轴密封圈
同轴密封圈是结构与材料全部实施组合形式的往复运动用密封元件。它由加了 填充材料的改性聚四氟乙烯滑环和作为弹性体的橡胶环（如O形圈、矩形圈、星 形圈等）组合而成。按其用途 1 可分为活塞用同轴密封圈（格 来圈加O形密封圈）和活塞杆 用同轴密封圈（斯特困加O形 密封圈），其结构形式如图5 －18所示。 图5－18同轴密封圈 a)活塞密封;b)活塞杆密封 1-格来圈；2-O形密封圈；3-斯 特圈
第四节 新型密封件
这种新结构密封圈具有 如下突出优点：
l）在整个工作压力范围内具 有流体动力回吸性能。 2）静态和动态密封性能均好。 3）密封唇不受压力作用，摩擦力小，因而减小了摩擦发热。 4）抗挤出性好。 5）耐磨性好，使用寿命长。 （二）应用 Z－L密封圈的工作压力不大于40MPa；工作速度不大于 0.5m／s；工作温度： 一30～＋80C；工作介质：石油基液压油、合成液、难燃液
第三节 常用密封件
图5-10安装支撑环的Y形密封圈
a)单向受压；b)双向受压
第三节 常用密封件
三、V形密封圈
（一）主要性能
V形密封圈
V形密封圈的截面呈V形，也是一种 唇形密封圈。根据制作的材料不同， 可分为纯橡胶V形密封圈和夹织物（夹 布橡胶）V形密封圈等。V形密封圈的 密封装置由压环、V形密封圈和支承环 三部分组成，如图5－11所示。
第二节 密封的材料
一、对密封件材料的要求
密封的几种形式
装拆主螺栓都极不方便；
不适合温度与压力波动较大的场合，对垫片 压紧力变化敏感易引起泄漏。
因此一般仅用于200℃以下的场合，容器内 径也不大。
2
高压密封的结构形式
(二) 卡扎里密封
这也是强制式密封，但为了解决拧紧与拆 卸主螺栓的困难，改用螺纹套筒来代替主 螺栓，见右图。
预紧时双锥垫内表面与平盖贴紧。
当内压升高平盖上浮时一方面靠双 锥垫自身的弹性扩张(称为回弹)而 保持密封锥面仍有相当的压紧力， 另一方面又靠介质压力使双锥垫径 向向外扩张，进一步增大双锥密封 面的压紧力。
5
高压密封的结构形式
(四) 伍德密封
这是一种使用得最早的自紧式高压密封结构。
平盖是一个可上下浮动的端盖8，安装时先放入容 器顶部，放入楔形密封垫2，再放入由四块拼成一 个圆圈的便于嵌入筒体顶部凹槽的四合环4，用螺 栓将四合环位置固定，放入牵制环5，由牵制螺栓 7将浮动端盖吊起压紧楔形垫，可起预紧作用。压 力升高后载荷加到浮动端盖上，压力愈高，垫圈 的压紧比压愈大，密封愈可靠。
充气“O”形环工作时，升温后管内压力增加，补 偿了由于温度升高使材料回弹能力降低的影响， 起自紧作用。
“O”形环密封结构简单，密封可靠，经验较多。可 从中低压到超高压的密封，压力可达280MPa，个 别甚至达350～700MPa。温度从常温到350OC。 “O”形环常用奥氏体不锈钢小管制成，为改善密 封性能，常在“O”形环外表面镀银。
伍德密封的特点是： 自紧式，压力和温度的波动不影响密封可靠性； 取消了主螺栓，筒体与锻件尺寸大大减小，装拆
的劳动强度比主螺栓的密封结构，特别比平垫密 封的低得多。 缺点是结构笨重，零件多，加工也麻烦。
金属密封环的结构及原理
金属密封环的结构及原理金属密封环是一种常用于密封连接的金属零件，其结构和原理主要包括密封环的形状设计、材料选择和密封原理。
一、密封环的结构设计金属密封环的结构设计主要包括外形尺寸、断面形状和表面特征等方面。
外形尺寸是根据密封连接的需求来确定的，一般包括内径、外径和厚度等参数。
断面形状通常有圆形、椭圆形、方形和波形等多种选择，不同的形状能够适应不同的密封要求。
表面特征方面，通常需要考虑到与密封面接触的平整度和光洁度，以及与密封面之间的摩擦和密封效果。
二、密封环的材料选择金属密封环的材料选择主要考虑到其耐腐蚀性、耐高温性和弹性恢复性等性能。
常见的金属材料有不锈钢、铜、铝和钛等。
不同的材料适用于不同的工作环境和密封要求。
例如，不锈钢密封环适用于耐腐蚀性要求较高的场合，铜密封环适用于导电性要求较高的场合，铝密封环适用于重量要求较轻的场合，钛密封环适用于耐高温性要求较高的场合。
三、密封环的密封原理金属密封环的密封原理是通过其与密封面之间的接触来实现的。
密封环的弹性能够使其与密封面之间产生一定的压力，从而形成一个密封的界面。
在实际应用中，通过调整密封环的厚度和断面形状等参数，可以实现不同程度的压缩变形，以适应不同的密封要求。
同时，密封环与密封面之间的摩擦力也能够起到一定的密封作用，防止介质的泄漏。
四、金属密封环的应用领域金属密封环广泛应用于各个行业的密封连接中。
例如，在航空航天领域，金属密封环被用于航空发动机和航天器的密封连接，以确保其工作的可靠性和安全性。
在石油化工领域，金属密封环被用于管道和容器的密封连接，以防止介质的泄漏和外界杂质的进入。
在汽车制造领域，金属密封环被用于发动机和变速器等关键部件的密封连接，以提高其工作效率和使用寿命。
金属密封环作为一种常用的密封连接件，其结构和原理的设计对于密封效果的好坏至关重要。
通过合理的结构设计和材料选择，金属密封环能够实现可靠的密封效果，广泛应用于各个行业的密封连接中。
金属密封件的原理及结构_黄浩
密封
形式
O形圈
分类
X形密封圈
C形密封圈
矩形密封圈
纸质密封垫
复合密封垫（多材料混合）
石棉或橡胶垫圈
矩形平垫圈
波纹形垫圈
螺旋垫圈
齿形垫圈
透镜垫圈
动密封
O形及空心O形密封圈 椭圆形密封圈 菱形密封圈 矩形密封圈 梳形密封圈 H形密封圈 其它（八角垫等）
迷宫密封 螺旋密封 间隙密封
金属密封件密封原理与结构
目录
一、密封的分类 二、垫片密封定义 三、垫片密封分类 四、垫片密封原理 五、垫片主要力学性能 六、金属垫片的密封结构 七、垫片设计方法 八、密封垫片的选择 九、垫片选用原则
内容
静密封
一、密封的分类
密封形式
印刷密封垫
非金属密封圈
（包括复合材料）
有色金属垫圈
密封带 密封胶
金属垫圈
2，渗透泄漏：
对非金属材质的一类垫片而言，从材料的微观结构来看，本身存在的微小缝隙或细微的毛细管，具有 一定压力的流体自然容易通过它们渗漏出来，此称为渗透泄漏，它占总泄漏量的10%~20%。
3，密封面分离和吹出泄漏：
当夹紧垫片的总载荷因各种原因减少到几乎等于作用在接头端部的流体静压力时，就导致了密封面 的分离。这里若增加流体压力，则对机械完整性很差的垫片，如操作期间材料发生劣化的垫片，沿垫片 径向作用的流体压力就会将其撕裂，引起密封流体的大量泄放，此被称为吹出泄漏，它属于一种事故性 泄漏。
垫片密封是化学、炼油、医药、食品、机械和电力等工业部门中压力容器、工艺设备、动 力机器和连接管道等可拆接头处最主要的静密封形式。它们所处的工况条件复杂，密封的流体 范围广泛，防止密封流体通过这些接头处泄漏出来。对于发动机密封垫而言，主要密封介质有 机油、防冻液、高温高压气体。
气动肌肉的密封(DOC)
气动肌肉的压缩空气的密封专业：工程力学学生姓名：张雍淋指导教师：尹维龙完成时间：2014年3月26日气动肌肉的压缩空气的密封摘要：介绍了气动肌肉的基本性质，着重处理气动肌肉中橡胶管的密封问题，通过查阅文献，获得相关参数，以及密封的相关资料，分析气动肌肉的工况，选择O型密封圈作为最适合气动肌肉的密封装置。
同时提出更深的思考，用3D打印技术能更好得解决密封问题。
一、前言人工肌肉是一种新型的气动橡胶驱动器,具有重量轻、输出力大、柔顺性好等特点。
由于其工作特性类似于动物肌肉,工作介质为压缩空气,其名由此而得。
气动人工肌肉不仅可以实现轴向驱动,也可以实现旋转驱动,广泛用于机器人、自动生产线、轻工机械以及人体康复机械等领域。
如图1所示，是常见的Mckibben型气动肌肉的结构。
图 1 Mckibben型气动肌肉的结构本文章着重探讨的气动肌肉的压缩空气的密封问题是气动肌肉端头可靠性分析的一个部分。
气动肌肉的接头主要完成固定橡胶管和编织网、密封内部容腔以及和外负载相连等作用。
由于橡胶管和编织网不能采用传统的像对金属材料利用螺纹或焊接等手段进行固定,接头的固定需要采用其他方式。
最常用的是靠压紧力将接头和橡胶管与编织网的两端固定。
当充气压力或负载力太大,编织网及橡胶管从接头端松动甚至松脱,造成气动肌肉的压缩空气泄露甚至气动肌肉的失效，本文章仅考虑前者。
二、气动肌肉的结构参数和工作原理以最为常见的Mckibben型气动肌肉为例，气动肌肉的结构示意图如图 1 所示。
气动肌肉主体结构包括橡胶管及其外面套着的编织网,橡胶管和编织网在两端通过接头固定在一起。
接头主要起密封固定作用,另外接头也是外负载和气动肌肉进行连接的地方。
此外气动肌肉进气管安装的地方也通常放置在接头处。
气动肌肉的基本工作原理就是当气动肌肉压力升高后,橡胶管膨胀,带动编织网线运动,在编织网的编织角变大的同时,气动肌肉在轴向方向收缩,从而带动负载工作。
因此,气动肌肉只能产生拉力。
密封设计规范
密封设计规范目录目录------------------------------------------1 参考资料--------------------------------------21.目的----------------------------------------32.适用范围------------------------------------33.密封概述------------------------------------3 3.1垫片静密封-------------------------------3-----------------3---------------3法兰面垫片密封的压紧型式-----------43.2密封胶静密封-----------------------------5 3.2.1密封胶密封结构及原理----------------53.2.2密封胶密封的压紧型式----------------63.3成型填料密封-----------------------------6 3.3.1非金属O型圈的密封结构机理----------63.3.2非金属O型圈失效模式----------------203.3.3其他型式的密封圈-------------------253.3.4金属空心O型环密封------------------25 4密封试验-------------------------------------25 参考资料：1）<<机械设计手册>>第五版.化学工业出版社2）<<机械设计图册>>北京.化学工业出版社.20003)国标GB700–86，GB4208等密封标准4）1.目的：统一规范电池组箱体密封设计标准，方便开发人员进行密封结构设计。
2.适用范围：标准适用于天津市捷威动力有限公司动力电池开发部开发的电池组系统。
金属c型密封圈密封原理
金属c型密封圈密封原理
金属C型密封圈主要是通过金属的弹性来实现密封的。
它的结构是一个呈“C”形的平坦金属环，具有特殊的几何形状，能够承受高压、高温、高腐蚀性介质等恶劣的工作环境，保证密封效果。
金属C型密封圈的密封原理是通过其与被密封零件的接触压力和接触部位产生的变形
之间的相互作用来实现密封的。
它可以分为两种类型的密封方式：径向密封和轴向密封。
径向密封是指金属C型密封圈通过其近平于轴线的弹性变形，使其内壁贴紧被密封零
件的表面，形成一个密封圈，防止介质泄漏。
该种密封方式适用于密封不需要承受轴向沿
着轴方向的力的场合。
在实际应用中，金属C型密封圈通常是与其他密封元件一起使用的，如O型圈、填料、垫片等。
它们的作用是一起保证密封效果更加可靠和持久，尤其适用于高温、高压、高腐
蚀性介质的密封要求。
金属C型密封圈的具体应用范围包括化工、制药、石油、天然气、航天、军工等高端
领域，以及一些机械设备，如阀门、泵、压力容器、换热器等。
它们在密封技术领域中具
有非常广泛的应用前景和市场前景。
总之，金属C型密封圈是一种在高压、高温和高腐蚀性介质等条件下，能够保证有效
密封的高科技密封产品，具有广泛的应用前景和市场前景。
o型密封圈标准尺寸
o型密封圈标准尺寸O型密封圈是一种常见的密封元件，广泛应用于机械设备、汽车、航空航天等领域。
它具有圆形横截面，可在轴向或周向压缩时提供密封。
O型密封圈的标准尺寸是指其内径、外径和截面直径的标准尺寸，这些尺寸对于密封效果和安装使用都至关重要。
本文将对O型密封圈的标准尺寸进行详细介绍，希望能对您有所帮助。
首先，我们来看O型密封圈的内径。
内径是指O型密封圈中空心部分的直径，通常与密封的轴或孔的直径相对应。
O型密封圈的内径应该与密封的轴或孔的直径匹配，以确保密封效果。
一般来说，O型密封圈的内径尺寸是按照国际标准规定的，常见的内径尺寸包括3mm、5mm、10mm等，用户在选择时应根据实际需要进行合理选择。
其次，我们来看O型密封圈的外径。
外径是指O型密封圈外部圆环的直径，它与安装密封的槽或孔的直径相对应。
O型密封圈的外径尺寸也是按照国际标准规定的，常见的外径尺寸包括6mm、8mm、12mm等。
在实际使用中，用户应根据设备的安装空间和密封要求选择合适的外径尺寸，以确保密封圈能够正常安装和使用。
最后，我们来看O型密封圈的截面直径。
截面直径是指O型密封圈横截面的直径，它决定了O型密封圈在压缩时的密封效果。
O型密封圈的截面直径尺寸也是按照国际标准规定的，常见的截面直径尺寸包括1mm、1.5mm、2mm等。
用户在选择O型密封圈时，应根据设备的工作压力、工作温度和密封要求选择合适的截面直径尺寸，以确保密封效果和使用寿命。
综上所述，O型密封圈的标准尺寸包括内径、外径和截面直径，这些尺寸对于密封效果和安装使用都至关重要。
用户在选择O型密封圈时，应根据设备的实际情况和密封要求选择合适的尺寸，以确保密封效果和安全可靠。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
密封基本知识介绍(最终版)
图2-1 O形密封圈的静密封原理 a)空载状态
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2.1 O形密封圈
2.1.3 用于静密封时的密封原理
而当容腔内充入有压力的介质后，则在 介质压力p的作用下，O形密封圈发生 位移，移向低压侧，且其弹性变形进一 步加大，填充和封闭了密封间隙δ。此 时，作用于密封副偶合面的接触压力上 升 为 p0+p=pm ， 从 而 大 大 增 加 了 密 封 效果，如图2-1b所示。
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1.2 泄露
密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：一 是密封面上有间隙；二是密封部位两侧存在较大压力差。消 去或减小任一因素都可以阻止或减小泄漏。因此，密封的方 法通常有： 1）封住结合面的间隙； 2）切断泄漏通道； 3）增加泄漏通道中的阻力； 4）设置作功元件，对泄漏介质造成压力，以抵消或平衡泄漏
图2-2 O形密封圈的动密封原理
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2.1 O形密封圈
此外，还存在其他复杂情况 ：
当用于液体介质密封时，由于液体的压力、粘度及运动速度等因素的作 用，沿滑移面和密封件间形成一层粘附力极强的边界层液体膜，如图22a所示。这层液体薄膜始终存在着，它亦起一定的密封作用。 当滑移面向外伸出时，液体膜随之一起探出，如图2-2b所示。 当滑移面缩回时，液体膜则被密封件阻留于外侧。随着滑移面往复次数 的增加，阻留于密封件外侧的液体膜日渐增厚，最后形成液滴，从滑移 面滴下（见图2-2c）。这就是O形密封圈用于往复运动密封时会产生泄漏 的原因。 因此，O形密封圈不宜应用于滑移面需频繁往复运动的密封装置中。
图2-1 O形密封圈的静密封原理 b)承载状态
当容腔内的介质卸压后（p=0），则由于O形密封圈仍具有初装时的预 接触应力p0，故仍能保证密封性能。此即所谓O形密封圈的自密封作 用。
耐高温、耐油、耐强酸、强碱O型密封圈
耐高温、耐油、耐强酸、强碱O型密封圈耐高温、耐油、耐强酸、强碱O型密封圈密封圈O-rings llow self-energizing O-rings 自紧式金属空心O形(型)环metallic hollow self-energizing O-rings 自紧式金属空心O形(型)环metallic hollow O-rings of non self-energizing 非自紧式金属空心O形环O型密封圈，一般采用丁腈橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、硅橡胶以及共混胶制造。
除了O型外还有三角型、矩型、D型、T型、方型、心型、X型、五棱型、橄榄型等。
编辑本段性质的分类根据密封圈所用材质不同，性质上就产生不同的分类 1.耐高温密封圈 2.耐高压密封圈 3.耐腐蚀密封圈 4.耐磨损密封圈密封圈主要用来防油防水防腐密封气体,防止泄露: IDI型密封圈、UN型密封圈、UHS型密封圈、OSI型密封圈、UPH 型密封圈、YX型密封圈、YA型密封圈、QY型密封圈、KY型密封圈、O型密封圈、矩形密封圈、星型密封圈、L型领圈、DKB型防尘圈、DKI型防尘圈、DKBI 型防尘圈、AF型防尘圈、DH型防尘圈、DHS型防尘圈、蕾型圈、鼓型圈、山型圈口密封圈.氟橡胶密封圈.氟胶密封圈.硅橡胶密封圈.硅胶密封圈.耐高温密封圈.o型圈.o形圈,包覆密封圈,包氟密封圈.y形圈.v形圈.星形圈.kdas组合圈,nok.nak.金属包覆垫圈,聚四氟乙烯密封圈.密封条.橡胶密封圈,塑料密封圈机械密封辅助密封O型圈常用材质机械密封根据使用环境的不同,密封面的材料也不一样，好的密封面材料能对机械密封起到良好的促进作用，机械密封辅助O型圈有哪些材质呢?1、丁腈橡胶NBR辅助机械密封O型圈：丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶，具有良好的耐油性、耐磨性、耐老化性和气密性，但耐臭氧性、电绝缘性和耐寒性都比拟差。
(对矿物油、动植物油脂、脂肪烃有优良的耐蚀性，广泛用于接触汽油及其它油类设备，能耐碱和非氧化性稀酸腐蚀，不耐氧化性酸{硝酸、铬酸}、芳烃、脂、酮、醚、卤代烃的腐蚀，故很少用作机械密封的辅助密封“O〞型圈的材质)适用温度：-40℃~120℃。
金属o型密封圈标准
金属o型密封圈标准一、引言金属O型密封圈是一种广泛应用于机械设备、管道系统和阀门等领域的重要密封元件。
它具有结构简单、安装方便、密封性能可靠等优点，因此受到了广大工程师和技术人员的青睐。
为确保金属O型密封圈的质量和性能符合要求，制定并执行相应的标准至关重要。
二、金属O型密封圈的基本结构金属O型密封圈通常由金属材料和填充物组成。
金属材料具有良好的弹性和耐腐蚀性，而填充物则可以起到增加密封性能和减小摩擦系数的作用。
根据使用环境和要求，金属O型密封圈可以选择不同的金属材料和填充物。
三、金属O型密封圈的应用范围金属O型密封圈广泛应用于石油、化工、制药、食品等行业的机械设备、管道系统和阀门等领域。
在这些应用中，金属O型密封圈起到了防止流体泄漏、保护设备安全运行的重要作用。
四、金属O型密封圈的标准要求为确保金属O型密封圈的质量和性能符合要求，以下是一些主要的标准要求：1.尺寸精度：金属O型密封圈的尺寸精度应符合国家相关标准，以保证其与设备的配合精度和密封性能。
2.材料性能：金属材料应具有良好的弹性、耐腐蚀性和机械强度，填充物应具有适当的硬度和润滑性。
3.密封性能：金属O型密封圈应具有良好的密封性能，能有效防止流体泄漏。
4.耐磨性：金属O型密封圈应具有良好的耐磨性，以保证其使用寿命和稳定性。
5.耐温性：金属O型密封圈应能在一定温度范围内正常工作，不因温度变化而影响其密封性能。
6.环保要求：金属O型密封圈应符合国家相关环保法规的要求，不含有害物质，不会对环境造成污染。
五、金属O型密封圈标准的实施与监督为确保金属O型密封圈标准的严格执行，以下是一些建议的措施：1.加强标准宣传：通过各种渠道宣传金属O型密封圈标准的重要性和意义，提高工程技术人员的标准意识和应用能力。
2.建立标准培训体系：开展金属O型密封圈标准的培训活动，提高工程技术人员的标准应用水平和实践能力。
3.强化标准执行力度：加强对金属O型密封圈生产和使用环节的监督检查，确保其符合标准要求。
密封基础知识介绍分解
优点： 1）密封可靠，在长期运转中密封状态很稳定，泄露量很小， 其泄露约为软填料密封的1%： 2）使用寿命长，在油，水介质中一般可达1~2年或更长。 在化工介质中一般工作半年以上： 3）擦功率消耗小，其摩擦功率仅为软填料密封的10%~50% 4）轴或轴套基本上不摩损： 5）维修周期长。端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需 要经常性维修： 6）抗震性好，对旋转轴的振动以及轴对密封腔的偏斜不敏 感： 7）适用范围广，机械密封能用于高温，低温，高压，真空， 不同旋转频率，以及各种腐蚀介质和含磨粒介质的密封。 缺点： 1）较复杂，对加工要求高 2）安装与更换比较麻烦，要求工人有一定的技术水平 3）发生偶然性事故时，处理较困难。
4.3 机械密封
4.3.1机械密封的作用
1.提高机器效率、降低能耗。 2.节约原材料。 3.提高机器可靠性。
机械密封工作原理
机械密封的工作原理机械密封又称端面密封，是旋 转轴用动密封。机械密封性能可靠，泄露量小，使 用寿命长，功耗低。毋须经常维修，且能适应于生 产过程自动化和高温，低温，高压，真空，高速以 及各种强腐蚀性介质。含固体颗粒介质等苛刻工况 的饿密封要求。机械密封是靠一对或几对垂直于轴 作相对润动的端面在流体压力和补偿机构的弹力 （或磁力）作用下保持接合并配以辅助密封而达到 的阻漏的轴封装置。
1、 密封的类型和分类
根据被密封的偶合面在设备运转时有无相对运动，可将密封分为 静密封和动密封两大类。另外按照密封件的制作材料、结构形式 和密封机理等还可进一步细分。密封的分类见下表。
密封的分类
分类 非金属静密封 静密封 橡胶-金属复合静密封 金属静密封 液态密封垫 主要密封件
O形橡胶密封圈
橡胶垫片 聚四氟乙烯生料带 组合密封垫圈
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空心金属密封圈
空心金属Ｏ形密封圈是由薄壁无缝管弯成圆形两端对焊而成的。
它在温度高于非金
属密封件或垫片所能适应的温度时，作为静密封件特别有效。
它制成三种不同的形式见
图1：
1 普通圈，适用于沟槽接头（全封闭）。
2 自赋能（或系统赋能）圈，带有孔或开口，使其内压力与该圈所密封的系统压力
相同。
3 充压圈，它是充有42bar左右的惰性气体（通常为氮气）的普通圈。
空心金属Ｏ形圈的密封作用是通Array过把圈压缩到相当于20～25％的断面
压缩量的预定高度造成的。
金属的回弹
性对表面粗糙度或表面平行误差提供
了某些补偿，但对圈施行软质表面覆
盖，可以提高密封性。
这种覆盖层还可用来提供耐化学腐蚀性。
采用不同的管壁厚可以进一步控制工作性能。
例如薄壁可用于要求法兰载荷小的
圈，但与此同时，这将把圈的额定压力限制在420bar左右，视断面直径和实际壁厚而
定。
此外某些金属（值得注意的有铝）不适应于薄壁管圈。
同理，密封较高压力，可以
用厚壁管做圈，代价是需求较大的法兰载荷。
这可适应远高于420bar的压力。
然而，
通气圈通常制成用来密封70bar以上压力的厚壁圈。
某些典型的生产规格示于表一。
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所有的金属从低碳钢、铜、铝到不锈钢、镍、蒙乃而合金、因康镍合金和钽。
常用镀层有镉、铜、镍、银、金、和铟。
聚四氟乙烯覆盖可用于耐腐蚀场合，但此时圈
的工作温度要低。
表1金属Ｏ形密封圈的典型生产规格
电镀或覆盖的圈，需要稍微增加沟槽尺寸，以适应金属圈尺寸的增加。
表2汇总了不同圈的覆盖层材料的最高工作温度。
充压圈是专为高压工作设计的，内压力随温度而增高，并补偿该温度下圈材料强度的下降，同时增加密封作的回弹力。
自赋能（通气）圈在高压场合比其它两种形式优越。
无覆盖圈适合于大多数液体应用，但对于某些液体和大多数气体用途来说，则需要覆盖。
表2金属Ｏ形密封圈的最高温度
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满意的密封性能还能与表面粗糙度有关。
对表面粗糙度的典型要求是：
0.8um),用无覆盖圈密封高粘度液体时，或用覆盖圈密封中粘度液体时，
0.8～0.4um,用覆盖圈密封低粘度液体和气体时。
0.4um,或更高，用覆盖圈密封氧气或氮气时。
空心金属Ｏ形密封圈还可制成除了正圆形圈以外的各种形状，仅受圆角半径的限制，例子见图2。
一般来说，这种限额从较小管径（例如0.035in）的4倍管径到管径
大于0.5in时的2.5倍管径。
这种密封结构的另一个特点是，它可以制成与不在一平面上的轮廓相配的形状。
除装在矩形沟槽内之外，金属Ｏ形密封圈往往装在三角本沟槽之内，当连接密合时，这可提供比在矩形沟槽内变形的空心金属Ｏ形密封圈更大的密封接触面积（见图三）。
其它金属圈
圆断面外空心金属圈（Ｏ形圈）外，空心金属圈还用其它各种断面，它们通常是普通圈（即不是通气圈）。
椭圆金属圈是空心金属圈的简单变种，配合较深较窄的沟槽.据称最好的密封性在于沟槽本身.菱形圈和双菱形圈通常在比Ｏ形圈更深的沟槽里，双菱形圈保证在六个接
3
触点的密封性。
异形金属圈
异形金属圈是具有自赋能的另一种金属垫片.它们基于小而有回弹力的断面，如C、
U、V、W形和其它品种，在连接密合时断面的敞开部分朝着系统压力，例子见图4。
密
封接触压力随系统压力而增加，直到未在沟槽中支撑时，断面在圆周压力下屈服，或装
在沟槽中时被未支撑断面的过度变形或挤出所屈服。
时的2.5倍管径。
异形金属圈通常仅需要很
小的夹紧力，并能兼有橡胶Ｏ形圈的密封效
果和金属垫片的高温性能。
所用材料与空心
金属Ｏ形圈类似，而且通常也增加覆盖层。
表面粗糙度不像在空心金属Ｏ形圈中那样要
求高，0.8～2.25um的粗糙度适用于覆盖圈。
金属C形圈
只要沟槽深度允许有C形圈原始自由高度的15－20%的压缩量，金属C形圈的尺寸
就可选成能与同样自由高度的金属C形圈互换的。
其实它是一个“全气通“Ｏ形圈，在
压力下自动赋能（圈的敞开侧始终面对系统的高压侧）。
金属C形圈的一个独特的优点是良好的回弹力，能在压力循环、法兰螺栓拉伸或法
兰变形等情况下，提供能始终如一的密封性能。
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金属C 形圈与金属O 形圈类似的材料制造，既用单一金属又带覆盖层。
金属V 形圈（见图6）
金属V 形圈断面提供能耐受很宽的温度
范围和极端压力的牢固的密封。
它特别适用于法兰载荷比较小的场合，但为了满意的密封性，要求配合表面有比较高的表面粗糙度。
金属V 形圈本身通常是精密加工的。
一般可以到与推荐的沟槽尺寸配合的标准结构的金属V 形圈，但如有必要的话，任何标准结构都可
以修改高度，以适应现有的沟槽深度。
金属U 形圈
一个金属圈到底是金属V 形圈还是金属U 形圈，其断面几何形状的区别是很微妙的。
二者实际上是差不多的，有着内似的性能和用途。
其实，大多数所谓金属V 形圈的断面几何形状，严格说来是U 形圈的形状，其特征是有加厚跟部的断面，而不是一个纯粹的V 形断面。
金属V 形圈和金属U 形圈的主要用途是用于高温或重载密封，这些场合按理来说倾向于选择Ｏ形圈，但希望法兰载荷比用Ｏ形圈得到足够的密封性能所需者更小。
海利福莱密封
海利福莱密封是带有弹性芯的挠性金属Ｏ形圈，它能在－250℃～＋750℃的温度范围内提供从10-10乇的真空压力到690bar 压力的绝对密封性。
由于独特的结构，该密封
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的压缩和反弹性能是杰出的。
海利福莱密封的基本形式是由一层或两层金属衬层包在螺圈弹簧的环形断面周围组成的见图7。
密封原理基于具有比它周围
材料更大的延展性的衬层，在由密打件的密封面构成
的平坦表面与簧圈互相压紧的螺圈弹簧的弹性心之间的塑性变形。
由于衬层上的压缩应力
被母
簧的径向弹力所抵消，保证了密封件对密封面的永久接触。
此弹簧簧圈互相压紧，在断面径向压缩时，使每个簧圈完全猖立，从而沿边缘给簧圈赋能。
海利福莱密封制成从4mm 到8000mm 名义直径的规格，和1.5mm 到25mm 的断面直径。
有两种主地类似：
一种装在金属对金属压紧的沟槽内，而另一种用平法兰装配，并与外部或内部
限位环并用见图8还可制成各种平面形状，每种仍保持圆断面见图9.。