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O形密封圈密封原理

2022.05.30

O形密封圈的密封原理O形密封圈簡(jiǎn)稱O形圈，是一種截面為圓形的橡膠圈。O形密封圈是液壓、氣動(dòng)體系中利用的一種密封件。O形圈有良好的密封性，既可用于靜密封，也可用于往回生動(dòng)密封中；不僅可單獨(dú)利用，而且是很多組合式密封裝置中的基本組成局部。它的實(shí)用范疇很寬，假如資料抉擇切當(dāng)，可能滿意各種活動(dòng)前提的請(qǐng)求，工作壓力可從1.333×105Pa的真空到400MPa高壓；溫度范疇可從-60℃到200℃。

與其它密封型式比較，O形密封圈存在以下特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)尺寸小，裝拆便利。 2）靜、動(dòng)密封均可利用，用作靜密封時(shí)多少乎不泄漏。 3）利用單件O形密封圈，有雙向密封作用。? ? ?4）動(dòng)摩擦阻力較小。5）價(jià)格低廉。

O形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依附密封件產(chǎn)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不產(chǎn)生泄漏，反之則產(chǎn)生泄漏。在用于靜密封跟動(dòng)密封時(shí)，密封接觸面接觸壓力產(chǎn)生起因跟盤(pán)算方法不盡雷同，需分辨說(shuō)明。

　　1、用于靜密封時(shí)的密封原理? ? ? 在靜密封中以O(shè)形圈利用為普遍。假如設(shè)計(jì)、利用正確，O形密封圈在靜密封中可能實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏的密封。? ? ? O形密封圈裝入密封槽后，其截面蒙受接觸緊縮應(yīng)力而產(chǎn)生彈性變形。對(duì)接觸面產(chǎn)生一定的初始接觸壓力Po。即便不介質(zhì)壓力或者壓力很小，O形密封圈靠自身的彈性力作用而也能實(shí)現(xiàn)密封；當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，在介質(zhì)壓力的作用下，O形密封圈產(chǎn)生位移，移向低壓側(cè)，同時(shí)其彈性變形進(jìn)一步加大，填充跟封閉縫隙δ。此時(shí)，坐用于密封副偶合面的接觸壓力回升為Pm：? ? ?Pm=Po Pp? ? ?式中Pp——經(jīng)O形圈傳給接觸面的接觸壓力（0.1MPa）? ? ?Pp=K〃P? ? ?K——壓力傳遞系數(shù)，對(duì)橡膠制O形密封圈K=1；? ? ?P——被密封液體的壓力（0.1MPa）。? ? ?從而大大增加了密封后果。因?yàn)閭€(gè)別K≥1，所以Pm＞P。由此可見(jiàn)，只有O形密封圈存在初始?jí)毫Γ湍軐?shí)現(xiàn)無(wú)泄漏的密封。這種靠介質(zhì)自身壓力來(lái)轉(zhuǎn)變O形密封圈接觸狀況，使之實(shí)現(xiàn)密封的性質(zhì)，稱為自封作用。實(shí)際上，緊縮變形即便為零，在油壓力下也能密封，但實(shí)際上O形密封圈裝置時(shí)可能會(huì)有偏心。所以，O形圈裝入密封溝槽后，其斷面?zhèn)€別受到7%—30%的緊縮變形。靜密封取較大的緊縮率值，動(dòng)密封取較小的緊縮率值。這是因?yàn)楹铣上鹉z在低溫下要緊縮，所以靜密封O形圈的預(yù)緊縮量應(yīng)考慮彌補(bǔ)它的低溫緊縮量。

　　2、用于往回生動(dòng)密封時(shí)的密封原理? ? ? 在液壓轉(zhuǎn)動(dòng)、氣動(dòng)元件與體系中，往復(fù)動(dòng)密封是一種常見(jiàn)的密封請(qǐng)求。能源缸活塞與缸體、活塞干涉缸蓋以及各類滑閥上都用到往回生動(dòng)密封。縫隙由圓柱桿與圓柱孔形成，桿在圓柱孔內(nèi)軸向活動(dòng)。密封作用限度流體的軸向泄漏。用作往回生動(dòng)密封時(shí)，O形圈的預(yù)密封后果跟自密封作用與靜密封一樣，并且因?yàn)镺形圈自身的彈力，而存在磨損后主動(dòng)彌補(bǔ)的才干。但因?yàn)橐后w介質(zhì)密封時(shí)，因?yàn)闂U活動(dòng)速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封龐雜。? ? ? 當(dāng)液體在壓力作用下，液體分子與金屬名義彼此作用，油液中所含的“性分子”在金屬名義上周到而整潔的排列，沿滑移面與密封件間形成一個(gè)強(qiáng)固的邊界層油膜，并且對(duì)滑移面產(chǎn)生的附著力。該液體薄膜始終存在于密封件與往回生動(dòng)面之間，它亦起一定的密封作用，并且對(duì)活動(dòng)密封面的潤(rùn)滑是十分重要的。然而對(duì)泄漏來(lái)講是有害的。但往回生動(dòng)的軸向外拖出時(shí)，軸上的液體薄膜便與軸一起拉出，因?yàn)槊芊饧摹安潦谩弊饔茫?dāng)往回生動(dòng)的軸縮回時(shí)，該液體薄膜便被密封元件阻留在外面。隨著往回生動(dòng)行程次數(shù)增多，阻留在外面的液體就越多，后形成油滴，這就是往回生動(dòng)式密封裝置的泄漏。因?yàn)橐簤河偷恼扯入S著溫度的升高而降落，油膜厚度相應(yīng)減小，所以液壓設(shè)備在低溫下啟動(dòng)時(shí)，活動(dòng)開(kāi)端時(shí)的泄漏較大，隨著活動(dòng)進(jìn)程中因各種喪失引起溫度升高，泄漏量有逐步降落的趨勢(shì)。

O形圈作為往復(fù)式密封，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，可能降落元件價(jià)格。重要用在：? ? ? 1）低壓液壓元件中，個(gè)別限于短行程跟10MPa左右的中等壓力。? ? ? 2）小直徑、短行程以及中等壓力的液壓滑閥中。? ? ? 3）氣動(dòng)滑閥跟氣動(dòng)缸中。? ? ? 4）作為組合式往復(fù)動(dòng)密封裝置中的彈性體。? ? ?O形圈作為往復(fù)動(dòng)密封適合小直徑、短行程、中低壓力的利用處合，氣動(dòng)缸、氣動(dòng)滑閥等往回生動(dòng)元件中。在液壓元件中，用O形圈作重要?jiǎng)用芊猓瑐€(gè)別限于短行程跟10MPa左右的中低壓力。O形圈不合實(shí)用作速度十分低的往復(fù)動(dòng)密封跟單獨(dú)作為高壓往復(fù)動(dòng)密封。這重要是因?yàn)樵谶@種前提下摩擦較大，會(huì)導(dǎo)致密封過(guò)早生效。在型式利用中，都要依據(jù)密封件的額定數(shù)據(jù)或才干來(lái)利用，并且要裝配切當(dāng)，才干得到滿意的機(jī)能。

　　3、旋轉(zhuǎn)活動(dòng)用密封? ? 在旋轉(zhuǎn)活動(dòng)密封中，通常采取油封跟機(jī)械密封。然而油封的利用壓力較低，而且與O形圈比較，顯得過(guò)大跟龐雜，工藝性也差。機(jī)械密封誠(chéng)然可用于高壓（40MPa）、高速（50m/s）及高溫（400℃），然而結(jié)構(gòu)更加龐雜、宏大，而且本錢(qián)高，只實(shí)用于石油、化工等作用的一些重型機(jī)械設(shè)備上。? ? ?O形圈用于旋轉(zhuǎn)活動(dòng)存在的重要問(wèn)題是焦耳熱效應(yīng)。焦耳熱效應(yīng)使高速的旋轉(zhuǎn)軸與O形圈的接觸處產(chǎn)生磨擦熱，生成的熱量使這些接觸部位的溫度一直回升，橡膠資料受熱重大變形，緊縮量與伸長(zhǎng)量產(chǎn)生變更的景象。發(fā)熱還加速密封資料老化，降落了? O形圈的利用壽命；破壞密封油膜，由此引起斷油景象，加速密封的磨損。? ? ?基于上述情況，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)活動(dòng)用O形圈進(jìn)行了普遍深刻的研究。為了避免呈現(xiàn)焦耳熱效應(yīng)，要害在于依據(jù)橡膠的機(jī)能來(lái)正確地抉擇設(shè)計(jì)O形圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)，重要是O形圈的拉伸量跟緊縮率。依據(jù)實(shí)驗(yàn)，將旋轉(zhuǎn)活動(dòng)用O形圈設(shè)計(jì)成內(nèi)徑與旋轉(zhuǎn)軸直徑相等或稍大些，個(gè)別大3%~5%，在裝置O形圈時(shí)，從內(nèi)徑向里緊縮，并將斷面的緊縮量也設(shè)計(jì)得小一些，個(gè)別約為5%。并且，盡量采取受熱量影響小的密封資料，充分考慮O形圈裝置處的散熱問(wèn)題。這樣就使O形圈的工作情況大為改良，可利用于轉(zhuǎn)速達(dá)4m/s的旋轉(zhuǎn)軸的密封。

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