往复运动弹性体O形密封圈密封机理及其特性研究
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的 定值 解 由正 双 根得 出最 大 压 力 点膜 厚 ｈ ＝
｛
）式 是 力 升 降 中 ， 压上 、 时 下
最 大值 的绝对 值 。
３ Ｏ 形 密封 圈在 动密封 中的应用
橡胶 ０形 密封 圈用 作往 复 运 动 时 ， 复运 动 往 的杆 很容 易将 液体 带 到 ０形 圈 和杆 之 间 ， 导致 发
式中
专 一 ＋ ［ （ 川
， （ ＋ 一 ： ］
ｓ＝ ，
、 — — 环 向 应 力 、 变 ； ｓ 应
— —
， 、
，
径 向应力 、 变 ； 应
—
—
轴 向应力 ；
—
—
弹性 体 材料 的泊 松 比。 ＝ ＝
因弹性 体 置 于相 对 刚性 的 封 闭 的 腔体 内 ， 故 口 ０ ＝０， ＝ ＝ ， ； 一 ０ 由此 可 推 导 出 。
作用 下在 槽 内移 动并 发生 复杂 的变形 。当 ｐ开 始
作用 时 ， 由原 先 的 中间位置 向右 挤压 ， 由于有摩 擦 力作 用 ， 形状 改变 历经 几个 阶段 。接 触应 力 也 发 生相应 的变化 ， 时 形 成 间 隙 造成 泄漏 而 丧 失 有 密 封性 ， 最 终 达 到 如 图 ２所 示 的结 构 。实 现 密 但 封 的基本 条 件 是 径 向 最 大 接 触 应 力 ｏ ＞Ｐ 即 ｒ … ，
摘 要 通 过 对 Ｏ 形 橡胶 圈在 往 复 运 动 中 密封 机 理 及 其 特 性 研 究 ， 讨 了影 响 其 密封 性 能 和 使 用 寿 命 探
的 因素 ， 为合 理 设 计 和 正 确 使 用 Ｏ 形橡 胶 圈密 封提 供 了依 据 。 关 键 词 往 复 运 动 Ｏ 形橡 胶 圈 密 封 机 理 接 触 应 力 动 压 效应
效 果 的 重 要 方 面 ’ 。
在操作过程中， 流体 压 力 Ｐ作 用 在 密 封环 暴 露 于介质 的 表面 ， 得 密 封 面 的 接 触 应力 增 加 到 使
。 。
密 封面 的接 触应 力
超 过 了 被 密 封 的流 体
与 介 质 压
压 力 Ｐ 从 而 实 现 了 密 封 。 接 触 应 力 ， 依 照 以下公 式 ：
７４ １
化
工 机 械
２ Ｉ 年 ０１
往 复 运 动 弹 性体 Ｏ 形 密 封 圈 密 封 机 理 及 其 特 性 研 究
陈 庆 张 士 全 ｌ 国 、辛
（． １ 吉林 化工 学 院 ； ． 封 市 锅 炉 压 力 容 器 检 验 所 ； ． 国石 油 吉林 石 化公 司 电石 厂 ） ２开 ３中
中图分类号
Ｔ ００４ Ｑ ５ ． ５
文献标识码
Ａ
文章编 号
０ ５ ．０４ ２ １ ） ６０ １ ３ ２ ４６ ９ （ ０ １ ０ －７ ４０
Ｏ形 密封 圈 即 圆 形 截 面 的 密封 垫 圈 ， 一种 是 常见 的弹性 体密 封件 ， 除 了用作静 密 封件 外 ， 它 还
产 生 了接触 应力 Ｏ ， 接 触应 力并 不 像 螺栓 法 兰 ｖ此 。
ｓ ＝
力 的关 系可 通 过 三 维应 力 应 变 关 系 获 得 。另 外 ，
１ 橡 胶 Ｏ 形 圈 自密封 机理 自动密 封或 称 自密 封 ， 依 靠 弹性 体 材 料 的 是 弹性 、 存在 初始 装 配过 盈 量 或 预 加 载 荷来 实 现 并 的 ， 以通 过 一 矩 形 截 面 来 说 明其 原 理 。如 图 １ 可 所示 ， 密封环 与安 装 空问过 盈 安装 之后 ， 在介 质 加 压 之前 ， 密封 接触 表 面受 到预 载荷 的作 用 ， 者说 或
｛ ＋Ｐ ＞ Ｐ Ｔｏ ｏ
ｆ ， ＞
一
流体 相对运 动速 度 ；
ｔ— — 时 间 。
作 静态 的解 ， 略 挤 压 项 ＝０ Ｏ＿ 忽 ， ＝０时液 ｐ
膜 平 液 （ ）于 （）６ （— 为 均 膜 ｈ。 是 ＝￣ ｈ ｎ １ １ Ｕ
ｈ 。设压力 分 布为 高 斯分 布 ， 三 次 方程 ， 唯 ） 解 其
第 ６期
化
工 机 械
式中 ｈ— — 膜 厚 度 ；
７５ １
２ ０ 形 环 的 基 本 结 构 及 作 用 原 理 ２ １ ０ 形 密 封 圈 的 接 触 应 力 ．
Ｐ—— 液体 压力 ； 卵 —— 液体 粘度 ；
— —
当 却 （ 质 压 差 ） 变 时 ， 封 环 受 动 载 荷 介 改 密
连 接 中密封 垫片 中 的初始 预 紧力那样 要 求很 大 。
广 泛用 作液 压 、 动 往复 运动 的密 封 ， 气 特别是 用 于 往 复轴 的密 封 。影 响 橡 胶 Ｏ 形 密 封 圈 密 封 性 能
的因素 很多 ， 但归 根结 底要 从 密封 机理 着手 ， 探求 实 现密 封 的要素 和 影 响密 封 性 能 的 因子 ， 而 进 从 行科 学合 理设 计 和 正 确 使 用 ， 在 保 证 密封 的 前 并 提 下延 长使 用 寿命 ， 些都 是 影 响设 备 技 术 经 济 这
Ｏ０＋ ： ＂ ｐ ＿
１ 一
。
对 于 弹性 体 材料 ／ ０ ５ 得 出 ｘ ．，
＋ 。这 表 明只要 弹 性体 材 料 的泊 松 比 维 持 Ｐwk.baidu.com
在 ０ ５附 近 （ 性 体 在 其 玻 璃 化 温 度 以 上 ， ． 弹 即处
于 高弹态 时 就 几 乎 都 具 有 这 一 特 征 ） 密 封 的接 ， 触 应力
图 １ 弹 性 体 密 封 受 介 质 压 力 作 用 后 的 接 触 应 力
总 比介 质压 力 Ｐ高 。 因 此具 有 自动 ，
适 应 流体压 力 变化 的能力 。
陈 庆 ， ，９４年 １ 男 １６ ０月 生 ， 授 。吉 林 省 吉 林 市 ，３０ ２ 教 １２ ２ 。
第３ ８卷
生 粘稠 泄漏 。 液 体 压 力 只 作 用 在 ０形 圈 的一 侧 （ ３） 图 ａ 。０形圈 与杆接 触 部位 是 凸 凹不 平 的 ， 并 非 每一点 都与 金 属表 面接 触 ， 当往 复 杆 向右 运 动 时， 黏附在 杆 上 的 油被 带 到 收 敛性 狭 缝 （ ３ ） 图 ｂ 。 由于 流体 动压 效应 ， 这部 分油 的压力 比 Ｐ大 ， 当它
｛
）式 是 力 升 降 中 ， 压上 、 时 下
最 大值 的绝对 值 。
３ Ｏ 形 密封 圈在 动密封 中的应用
橡胶 ０形 密封 圈用 作往 复 运 动 时 ， 复运 动 往 的杆 很容 易将 液体 带 到 ０形 圈 和杆 之 间 ， 导致 发
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、 — — 环 向 应 力 、 变 ； ｓ 应
— —
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轴 向应力 ；
—
—
弹性 体 材料 的泊 松 比。 ＝ ＝
因弹性 体 置 于相 对 刚性 的 封 闭 的 腔体 内 ， 故 口 ０ ＝０， ＝ ＝ ， ； 一 ０ 由此 可 推 导 出 。
作用 下在 槽 内移 动并 发生 复杂 的变形 。当 ｐ开 始
作用 时 ， 由原 先 的 中间位置 向右 挤压 ， 由于有摩 擦 力作 用 ， 形状 改变 历经 几个 阶段 。接 触应 力 也 发 生相应 的变化 ， 时 形 成 间 隙 造成 泄漏 而 丧 失 有 密 封性 ， 最 终 达 到 如 图 ２所 示 的结 构 。实 现 密 但 封 的基本 条 件 是 径 向 最 大 接 触 应 力 ｏ ＞Ｐ 即 ｒ … ，
摘 要 通 过 对 Ｏ 形 橡胶 圈在 往 复 运 动 中 密封 机 理 及 其 特 性 研 究 ， 讨 了影 响 其 密封 性 能 和 使 用 寿 命 探
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在操作过程中， 流体 压 力 Ｐ作 用 在 密 封环 暴 露 于介质 的 表面 ， 得 密 封 面 的 接 触 应力 增 加 到 使
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７４ １
化
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２ Ｉ 年 ０１
往 复 运 动 弹 性体 Ｏ 形 密 封 圈 密 封 机 理 及 其 特 性 研 究
陈 庆 张 士 全 ｌ 国 、辛
（． １ 吉林 化工 学 院 ； ． 封 市 锅 炉 压 力 容 器 检 验 所 ； ． 国石 油 吉林 石 化公 司 电石 厂 ） ２开 ３中
中图分类号
Ｔ ００４ Ｑ ５ ． ５
文献标识码
Ａ
文章编 号
０ ５ ．０４ ２ １ ） ６０ １ ３ ２ ４６ ９ （ ０ １ ０ －７ ４０
Ｏ形 密封 圈 即 圆 形 截 面 的 密封 垫 圈 ， 一种 是 常见 的弹性 体密 封件 ， 除 了用作静 密 封件 外 ， 它 还
产 生 了接触 应力 Ｏ ， 接 触应 力并 不 像 螺栓 法 兰 ｖ此 。
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力 的关 系可 通 过 三 维应 力 应 变 关 系 获 得 。另 外 ，
１ 橡 胶 Ｏ 形 圈 自密封 机理 自动密 封或 称 自密 封 ， 依 靠 弹性 体 材 料 的 是 弹性 、 存在 初始 装 配过 盈 量 或 预 加 载 荷来 实 现 并 的 ， 以通 过 一 矩 形 截 面 来 说 明其 原 理 。如 图 １ 可 所示 ， 密封环 与安 装 空问过 盈 安装 之后 ， 在介 质 加 压 之前 ， 密封 接触 表 面受 到预 载荷 的作 用 ， 者说 或
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流体 相对运 动速 度 ；
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作 静态 的解 ， 略 挤 压 项 ＝０ Ｏ＿ 忽 ， ＝０时液 ｐ
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化
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式中 ｈ— — 膜 厚 度 ；
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２ ０ 形 环 的 基 本 结 构 及 作 用 原 理 ２ １ ０ 形 密 封 圈 的 接 触 应 力 ．
Ｐ—— 液体 压力 ； 卵 —— 液体 粘度 ；
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连 接 中密封 垫片 中 的初始 预 紧力那样 要 求很 大 。
广 泛用 作液 压 、 动 往复 运动 的密 封 ， 气 特别是 用 于 往 复轴 的密 封 。影 响 橡 胶 Ｏ 形 密 封 圈 密 封 性 能
的因素 很多 ， 但归 根结 底要 从 密封 机理 着手 ， 探求 实 现密 封 的要素 和 影 响密 封 性 能 的 因子 ， 而 进 从 行科 学合 理设 计 和 正 确 使 用 ， 在 保 证 密封 的 前 并 提 下延 长使 用 寿命 ， 些都 是 影 响设 备 技 术 经 济 这
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。
对 于 弹性 体 材料 ／ ０ ５ 得 出 ｘ ．，
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图 １ 弹 性 体 密 封 受 介 质 压 力 作 用 后 的 接 触 应 力
总 比介 质压 力 Ｐ高 。 因 此具 有 自动 ，
适 应 流体压 力 变化 的能力 。
陈 庆 ， ，９４年 １ 男 １６ ０月 生 ， 授 。吉 林 省 吉 林 市 ，３０ ２ 教 １２ ２ 。
第３ ８卷
生 粘稠 泄漏 。 液 体 压 力 只 作 用 在 ０形 圈 的一 侧 （ ３） 图 ａ 。０形圈 与杆接 触 部位 是 凸 凹不 平 的 ， 并 非 每一点 都与 金 属表 面接 触 ， 当往 复 杆 向右 运 动 时， 黏附在 杆 上 的 油被 带 到 收 敛性 狭 缝 （ ３ ） 图 ｂ 。 由于 流体 动压 效应 ， 这部 分油 的压力 比 Ｐ大 ， 当它