o型圈的压缩量计算

⑴ O型圈倒角密封,压缩率、填充率怎么计算

摘要：本文主要从密封倒角的设计、金属件端部尺寸设计、O型圈硬度选取、密封间隙选择、合理的表面粗糙度、合理的内径拉伸率、安装部位的设计要求、O型圈的安装要求等方面对密封倒角的设计及O型圈进行探讨。
关键词：倒角设计;O型密封圈硬度;内径拉伸率;压缩量
倒角密封因其在接头与液压阀之间使用简便，操作简单，且制作与加工容易等特点，在油管接头的密封过程中常被广泛应用。本文着重介绍密封倒角的设计及O型圈的选用。
1、 密封倒角的设计

倒角密封是一种连接面处的密封，采用O形圈将其装配到一个通过倒角产生的槽中，然后通过壳体挤压来产生密封。设计时主要考虑产品必须进行轻微拉伸、压缩量适当减小、填充率适当加大。倒角一般为15°~30°，依据工作压力选取，压力大时，角度要趋近于小值。反之，则取大值。
1.2金属件端部尺寸设计
图1中D是接口底孔尺寸或螺纹切制前的内孔尺寸，是已知量。
表1

依据表1得出D 2K尺寸，接头O型圈密封是静密封，不考虑O型圈装到O型圈环槽变形和其他装配影响，简单计算接头管径(d’)单边过盈量为10~20丝即可，即0.1~0.2mm。当然考虑到零件尺寸公差(O型圈截面直径，O型圈内径，密封面内径尺寸，O型圈环槽尺寸和槽岸尺寸)，同轴度及装备位置的偏心，可以进一步计算装配发生单边靠拢时候的极限情况，确保这个时候的松边过盈不为负值。以便进一步确定密封面、O型圈环槽、槽岸的尺寸及公差。再计算D’值(O型密封圈沟槽外径)D’=d2 2H其中：d2=d1/1.03-1.07
D1——O型密封圈实际内径
表2

1.3各计算尺寸选取公差带号：见表3.
1.4O型圈硬度选取
根据密封间隙和工作压力来选择适当的O型圈的硬度，橡胶硬度应随工作压力高低与间隙大小而变化，压力高，间隙大时硬度应稍大，反之则稍小。
表3

2、 密封间隙选择
O型密封圈破坏的重要原因之一是在工作压力作用下被挤入间隙C内，此间隙的允许值与工作压力，O型密封圈橡胶硬度及其截面直径d0大小有关，具体见表4。
表4

注：带括号的密封间隙C值为最大允许值，仅供设计参考。
3、 O型圈压缩量
K=d0-(h c)
其中：h——O型环沟槽深度;
C——轴与孔密封间隙，见表4.
O型圈压缩量的大小能直接影响到密封性能和使用寿命，压缩量太小，密封效果不好;压缩量太大，对O型环装配不利，增大运动摩擦阻力，使用寿命会缩短。因此在密封设计过程中，要合理控制好O型环的压缩量，一般以7%~30%的压缩率为准。O型密封圈安装的断面直径压缩量为5%~3.5%，用于固定密封取得偏大值，用于活动密封取偏小值。
4、 合理的表面粗糙度
要保证合理的密封性能，动密封和静密封都要有合适的表面粗糙度。一般静密封Ra6.3μm~Ra3.2μm，动密封Ra3.2μm~Ra1.6μm。但不是粗糙度越高越好，如果安装面的粗糙度太高，平直度差，有的会出现凸棱。一方面O型环被压缩后，有的面因密封不严而漏油。另一方面O型环在沟槽中会随着压力高的方向向压力低的方向滑动，造成O型环损伤，引起泄漏。
5、 合理的内径拉伸率
O型圈的拉伸率过大，会引起应力松弛，造成O型圈的内径增大。造成与轴面形成接触间隙，安装过程中会因为振动而使其脱落。同时，O型圈由于挤压力度不均匀，影响O型圈的使用寿命。拉伸率计算公式如下：δ=(d’-d1)/d1X100%
其中：d’——接管直径;
D1——O型圈的实际内径;
一般推荐O型圈实际内径拉伸率<2%。
6、 O型圈的安装
6.1安装部位的设计要求
(1)O型圈安装槽部位必须保证足够的表面粗糙度，外表光滑，无损伤。
(2)倒角部位应有定位台面(如图2)，防止结合面不平，而影响孔与轴之间的同轴度，致使O型圈过度磨损。

6.2O型圈的安装要求
(1)检查引入角是否符合图纸要求，15°~30°以及D 2K尺寸。
(2)密封件和零件应涂润滑脂或润滑液，但不得使用含固体添加剂的润滑脂，如二硫化钼、硫化锌。
(3)安装前对安装轴颈进行外观检查，表面不得有飞边毛刺、杂质、灰尘等缺陷及刮伤。
(4)安装过程中防止O型圈碰伤，应先用锉修平毛刺，在其通过的部位螺纹及键槽表面用胶带包上再进行安装，可起到保护O型圈的作用。
7、结论
倒角密封是一种简洁实用的端面密封，常用于液压系统中接头与阀体之间的密封。合理的设计倒角尺寸以及选择合适的O型圈，是密封达到最佳效果和延长O型圈使用寿命的有利保证。
参考文献：
(1) 液压设备故障分析，黑龙江出版总社。
(2) 液压故障诊断与排除。北京机械工业出版社。
(3) 机械零件设计手册，液压传动与气压传动分册，东北工学院。
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⑵ 知道O型圈的沟槽尺寸，如何选择O型圈尺寸。

沟槽的尺寸：槽底直径/1.04(拉伸率按4%计算)=O型圈内径;槽深*1.2(压缩率按20%计算)=O型圈线径;考虑到压缩后O型圈截面会变型铺开，槽宽一般为线径的1.3倍左右。

(2)o型圈的压缩量计算扩展阅读

O型密封圈O型圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为O型，故称其为O型橡胶密封圈，也叫O型圈。开始出现在19世纪中叶，当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。

因为价格便宜，制造简单，功能可靠，并且安装要求简单，O形环是最常见的密封用机械设计。O形环承受几十兆帕斯卡（千磅）的压力。O形环可用于静态的应用中，也可以用在部件之间有相对运动的动态应用中，例如旋转泵的轴和液压缸活塞。

O形圈规格及标准

O形圈规格型号主要有UHSO形圈规格，UHPO形圈规格，UNO形圈规格，DHO形圈规格，活塞杆O形圈规格，耐高温O形圈，耐高压O形圈，耐腐蚀O形圈，耐磨损O形圈。

O形圈的标准主要有国标GB 1235-76，国标GB3452.1-92；日标P TYPE，G TYPE，S TYPE，SS/V TYPE，F TYPE；美标AS568，英标系列；欧标系列

O型圈技术要求包括外观要求、尺寸要求和材料物理性能要求。

外观要求符合GB/T3452.2-2007

材料要求符合HG/T2579-2008

尺寸要求符合GB/T3452.1-2005

O形圈应用介绍

孔用YX型O形圈

产品用途：用于往复运动液压油缸中活塞的密封。适用范围：TPU：一般液压缸、通用设备液压缸。CPU：工程机械用液压缸及高温、高压用油缸。材质：聚氨酯TPU、CPU、橡胶。

产品硬度：HS85±2°A 工作温度：TPU：- 40～+80℃，CPU：-40～+120℃ 工作压力：≤32Mpa工作介质：液压油、乳化液。

YX型孔用挡O形圈

产品用途:本标准适用于油缸工作压力大于16MPa时配合YX型密封圈使用,或油缸偏心受力时,起保护密封圈的作用. 工作温度:-40～+100度。工作介质:液压油、乳化液、水 产品硬度：HS 92±5A 材 质：聚四氟乙烯。

轴用YX型O形圈

产品用途：用于往复运动液压油缸中活塞杆的密封 适用范围:TPU:一般液压缸、通用设备液压缸。 CPU：工程机械用液压缸及高温、高压用油缸。材质：聚氨酯TPU、CPU、橡胶 产品硬度：

HS85±2°A 工作温度：TPU：- 40～+80℃ CPU：-40～+120℃ 工作压力：≤32Mpa，工作介质：液压油、乳化液。

O形圈密封性能优良，工作寿命高，动态压力密封工作寿命比常规橡胶密封制品高5—10倍，最高可达数十倍，在某些条件下可与密封基体同寿命。

O形圈摩擦阻力小，动、静摩擦力相等，是“0”形橡胶圈摩擦力的1/2—1/4，可消除低速、低压下运动的“爬行”现象。

O形圈高耐磨，密封面磨损后具有自动弹性补偿功能。

O形圈良好的自润滑性能．可作无油润滑密封。

O形圈结构简单，安装方便。

O形圈工作压力：0-300MPa；工作速度：≤15m/s；工作温度：-55-250度。

O形圈适用介质：液压油、气、水、泥浆、原油、乳化液、水-乙二醇、酸。

设计使用

O形圈设计、使用不当会加速它的损坏，丧失密封性能。实验表明，如密封装置各部分设计合理，单纯地提高压力，并不会造成O形圈的破坏。在高压、高温的工作条件下，O形圈破坏的主要原因是O形圈材料的永久变形和O形圈被挤入密封间隙而引起的间隙咬伤，O形圈在运动时出现扭曲现象。

永久变形

由于O形圈密封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料，所以初期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用，会产生永久变形而逐渐丧失，最终发生泄漏。永久变形和弹力消失是O形圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久变形的主要原因。

1、压缩率和拉伸量与永久变形的关系；

2、温度与O形圈驰张过程的关系；

3、介质工作压力与永久变形；

O形圈材料的压缩永久变形率与温度有关。当变形率在40%或更大时，即会出现泄漏，所以几种胶料的耐热性界限为：丁腈橡胶70℃，三元乙丙橡胶100℃，氟橡胶140℃。

因此各国对O形圈的永久变形作了规定。中国标准橡胶材料的O形圈在不同温度下的尺寸变化见表。同一材料的O形圈，在同一温度下，截面直径大的O形圈压缩永久变形率较低。

在油中的情况就不同了。由于此时O形圈不与氧气接触，般发生在动密封状态。 O形圈如果装配的妥善，并且使用条件适当，一般不大容易在往复运动状态下产生滚动或扭曲，因为O形圈与沟槽的接触面积大于在滑动表面上的摩擦接触面积，而且O形圈本身的抗拒能力原来就能阻止扭曲。

摩擦力的分布也趋向保持O形圈在其沟槽中静止不动，因为静摩擦大于滑动摩擦，而且沟槽表面的粗糙度一般不如滑动表面的粗糙度。

材质分类

天然橡胶 NR

(Natural Rubber) 由橡胶树采集胶乳制成，是异戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。在空气中易老化，遇热变黏，在矿物油或汽油中易膨胀和溶解，耐碱但不耐强酸。

是制作胶带、胶管、胶鞋的原料，并适用于制作减震零件、在汽车刹车油、乙醇等带氢氧根的液体中使用的制品。

丁苯胶 S B R

丁苯胶(Styrene Butadiene Copolyme)为丁二烯与苯乙烯之共聚合物，与天然胶比较，质量均匀，异物少，但机械强度则较弱，可与天然胶掺合使用。

优点：

1、低成本的非抗油性材质

2、良好的抗水性，硬度 70 以下具良好弹力

3、高硬度时具较差的压缩歪

4、可使用大部份中性的化学物质及干性、滋性的有机酮

缺点：不建议使用强酸、臭氧、油类、油酯和脂肪及大部份的碳氢化合物之中。广用于轮胎业、鞋业、布业及输送带行业等。

硅氟橡胶 FLS

硅氟橡胶(Fluorinated Silicone Rubber) 为硅橡胶经氟化处理，其一般性能兼具有氟橡胶及硅橡胶的优点；其耐油、耐溶剂、耐燃料油及耐高低温性均佳，一般使用温度为 -50~200 ℃。

优点：

1、适用于特别用途，如要求能抗含氧的化学物、含芳香氢的溶剂及含氯的溶剂的侵蚀。

缺点：

2、 不建议暴露于煞车油，酮类及胼的溶液中 · 太空机件上。

氟橡胶 FPM

氟橡胶(Fluoro Carbon Rubber) 分子内含氟之橡胶，依氟含量 ( 即单体构造 ) 而有各种类型。目前广用的六氟化系氟橡胶最早由杜邦公司以 ”Viton” 商品名上市。耐高温性优于硅橡胶，有极佳的耐化学性、耐大部分油及溶剂 ( 酮、酯类除外 ) 、耐候性及耐臭氧性；耐寒性则较不良，一般使用温度范围为 -20~250 ℃。特殊配方可耐低温至 -40 ℃。 优点：

1、可抗热至 250 ℃

2、对于大部份油品及溶剂都具有抵抗的能力，尤其是所有的酸类、脂族烃、芳香烃及动植物油

缺点：

1、 不建议使用于酮类，低分子量的酯类及含硝的混合物。 · 汽车、机车、柴油发动机及燃料系统。

2、化工厂的密封件。

⑶ O型圈的压缩率怎样计算

1）压缩率
压缩率W通常用下式表示：
W= (do-h)/do%
式中 do——O形圈在自由状态下的截面直径（mm）
h ——O形圈槽底与被密封表面的距离，即O形圈压缩后的截面高度（mm）。
1.静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取W=10%~15%；平面密封装置取W=15%~30%。
2.对于动密封而言，可以分为三种情况：
a.往复运动密封一般取W=10%~15%。
b.旋转运动密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应，一般来说，旋转运动用O形圈的内径要比轴径大3%~5%，外径的压缩率W=3%~8%。
c.低摩擦运动用O形圈，为了减小摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即 W=5%~8%

在O形圈标准GB/T3452.3-2005的后面附录部分也有详细的解释，意思也是这样的。

⑷ O型圈被压多大的力，才能达到密封效果，这个力怎么计算

绍尔硬度50以上的材料，相对于O型圈的断面直径，压缩25%以上可以达到很好的密封效果。不考虑对机器部的应力影响的话，不需要计算O型圈反发力。

⑸ o型密封圈压缩率怎么计算

（O型圈装上去之后的线径 - 需要密封的间隙）/O型圈装上去之后的线径
注：某些地方的O型圈,在受挤压之前就有一点拉伸量,称之为预拉伸量.意思就是说实际装上之后,O型圈的线径比原始状态小了一点.

⑹ O型密封圈的压缩量是多少

o型圈的压缩量一般为15-30%
根据具体的应用不同而不同。一般静密封，为了获得较好的密封效果，可以选用较大压缩量，动密封为了减小阻力，选用较小压缩量。
当然这只是推荐或是参考，应用千差万别，可根据实际需要进行设计，我遇到过7%压缩量的场合。
对于真空密封，有所谓填充率的概念，就是需要o型圈填充整个沟槽。

关于材料，常用的为丁晴橡胶NBR、氟橡胶FKM、乙丙橡胶EPDM、硅橡胶SI（VMQ）、聚氨酯PU、聚四氟乙烯PTFE等
关于材料特性，比较复杂，这里只做简要介绍。
最常用的为丁晴橡胶，适用于大部分场合，耐油性较好，温度范围一般为-30~100℃。
氟橡胶的物理、化学性能则要比丁晴橡胶高些，温度范围一般为-20~200℃，抗酸碱能力比较强，真空密封性能优异。
乙丙橡胶的温度范围-30~150℃，可用于高压水蒸气的密封。
硅橡胶的抗老化性能比较突出，温度范围-40~200℃，但是抗撕裂性能差。
聚四氟乙烯化学物理性能优越，稳定性好，基本上可以抗所有化学介质，但是弹性较差，只用于一些特殊场合

⑺ 如何计算O型密封圈在给定压缩量时受到的压力我需要计算其与管壁产生的摩擦力大小。

您好!O型圈承载力的计算比较复杂，一般的应用是不会用计算的办法决定承载力的。 根据o型圈的失效方式，由压力造成的失效，一般是由密封o圈被挤入间隙造成的，因此配合间隙是影响承载压力的重要外部因素之一；也可看出，密封o圈本身的硬度也是一个重要因素。 所以一般厂家的承载力数据是一条与间隙和硬度相关的曲线，用户根据这条曲线，设计自己的结构及配合精度。 配合间隙越小，承受压力越高，o圈硬度越高，承受压力越高。 如果压力比较高，建议加装挡圈。

⑻ 轴向密封o型密封圈的许用压缩率是多少 有什么标准

液压，气动用o型密封圈尺寸和公差GB/T3452.1
机械密封用o型密封圈JB/T7757.2
O型密封圈材料HG/T2579
一般固定密封，往复运动密封，回转运动密封其压缩率应达到，15%-25%，10%-20%，5%-10%，才能取得满意的密封效果