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内含中国、美国、法国、日本国家标准)
一、0型圈概述
1、特点:
、结构尺寸小、装拆方便;
、适合多种密封形式:静、动密封均可使用,用作静密封时几乎没有泄漏;
、使用单件O型密封圈,有双向密封作用;
(4)、动摩擦阻力小;
(5)、价格低廉;
、工作压力范围:;
、温度范围:-60°C到200°C.
、适合各种用途材料,尺寸和沟槽都已标准化,互换性强
、适合多种运动方式:旋转运动、轴向往复运动或组合运动(例如旋转往复组合运
动)
、适合多种不同的密封介质:油、水、气、化学介质或其它混合介质
、通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计,实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。
、材料品种多,可以根据不同的流体进行选择:有丁***橡胶(NRB))***橡胶(FKM)硅橡胶(VMQ)乙丙橡胶(EPDM)***丁橡胶(CR)丁基橡胶(BU)
聚四***乙烯(PTFE))天然橡胶(NR)等
2、适用标准:
-92《液压气动用0形橡胶密封圈尺寸系列及公差》
-87《0形橡胶密封圈外观质量检验标准》
《液压气动用0形橡胶密封圈沟槽尺寸和设计计算准则》
HG/T2579-94《0形圈橡胶材料第一部分:用于普通液压系统》
JISB2401-1991《0形圈》
大部分国家对0形密封圈都制定系列产品标准,其中美国标准(AS568)、日本标准(JISB2401、国际标准(IS03601/1)较为通用。
O型圈标准一览表
标准
O型圈截面直径W
美国标准AS568英国标准BS1516
日本标准JISB2401
84
国际标准ISO3601/1德国标准DIN3771/
■■
优先的米制尺寸
30.
&0
美国标准AS568(900系列)
3、主要应用:
径向静密封:例如衬套、封盖、导管、缸。
轴向静密封:例如法兰、平板、顶盖。
动密封情况:推荐用于中等使用工况,要受到其密封的速度和压力的限制:密封往复运动的活塞、活塞杆、柱塞等密封在传动轴、主轴、旋转导杆等上慢速的摆动、转动或螺旋运动
4、密封机理
0形密封圈是一种自动双向作用密封元件。安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与0形密封圈自身的初始密封能力。它随系统压力的提高而增大。
(A)无压缩状态
(B)无压力作用下的压缩状态
(C)压力作用
5、性能参数
静态密封
动态密封
工作压力
无挡圈时,最咼可达20MPa
无挡圈时,最咼可达5MPa
有挡圈时,最高可达40MPa
有挡圈时,较咼压力
用特殊挡圈时,最高可达200MPa
运动速度
,。
温度
一般场合:-30°C〜+110°C;特殊橡胶:-60°C〜+250°C;旋转场合:-30°C〜+80°C
介质
见《橡胶密封件原料特性表》。
6、橡胶密封件特性
橡胶密封件原料特性
PROPERTIESOFSEALELEMENTMATERIALS
ELEMENTMATERIALS
COMMONNAME
原材料一般名称
NITRILE
丁***橡胶
NEOPRENE***丁橡胶
SILICONE
硅橡胶
FLUORO
ELASTOMER
***橡胶
ETHYLENE
PROPYLENE
乙烯-丙烯橡胶
ASTMDESIGNATION
NBR
CR
SI
FKM
EPDM
美国材料实验标准名称
R
C
S
V
E
TEMPERATUREPROPERTIES温度特性
RANGE°C
温度范围摄氏
—40〜+120
—30〜+110
—70〜+190
—40〜+200
—40〜+150
WEATHER抗风化性能
G
E
E
E
E
FLAME抗火焰性能
P
Q
E
E
E
MECHANICALPROPERTIES机械特性
TENSILESTRENGTH延展性
E
G
P
E
F
ELONGATION伸张度
G
G
P
G
G
COMPRESSIONSET还原度
E
F
E
G
F
RESILIENCE弹性
G
G
P
F
G
ABRASION抗磨性
E
E
F
G
F
IMPACT防冲击性
F
G
F
G
G
TEAR抗撕裂性
G
G
F
F
F
ELECTRICAL绝缘性
F
F
G
F
F
ENVIRONMENTALPROPERTIES环境特性
LUBRICANTS润滑脂
E
G
G
E
E
G
G
F
E
P
CHEMICAL化学品
F
F
G
E
F
OZONE臭氧
P
G
E
E
E
ACID酸类
F
G
G
E
G
ALKALI碱类
F
G
F
G
G
ALCOHOLS酒精类
G
F
E
E
F
WATER水
G
F
G
G
G
RADIATION辐射
F
F
G
G
G
STEAM蒸汽
G
F
G
G
G
E=EXCELLENT(优良);G=GOOD(良好);F=FAIR(—般);P=POOR(不良)E=EXCELLENT(优良)G=GOOD(良好)F=FAIR(—般)P=POOR(不良)NOTE:Theaboveindicateddataaregeneralsuitabilityofeachelement,:上述指示数据一般适用上列元素,不同的混合物会出现一些其它变化。
二、0形密封圈选择应考虑的因素
1、工作介质和工作条件:在具体选取0形圈材料时,首先要考虑与工作介质的相容性。还须终合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。若用在旋转场合,须考虑由于磨擦热引起的温升。不同的密封件材料,其物理性能和化学性能都不一样,见《橡胶密封件原料特性表》。
0形圈的材质选用主要由使用时的工作条件决定,包括介质类型、工作温度、压力、范围等。常用的材料类型有:
--一橡胶类材料:如丁***橡胶(NBR)、***橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶
(EPDM)、***丁橡胶(CR)等,
——塑料类材料:如聚四***乙烯(PTFE)等,
金属类材料:应用于超高压状况
----组(复)合材料:如硅橡胶或***橡胶外包PTFE、橡胶外喷涂PTFE等
O形圈常用材料性能及应用一览表
材料
ISO
1629
ASTM
1418
使用条件
主要特性
适用范围
丁***橡胶
NBR
NBR
耐油耐压
耐矿物油,耐磨性好
广泛应用于一般性的液压和气压密封,不适宜在阳光和紫外线的照射下工作。
使用温度-25°C〜+130°C
氢化丁
***橡胶
HNBR
HNBR
耐油耐压耐磨
对各种汽油、石油基液压油、燃油、润滑油等具有极高的抗耐性。同时具有高弹性、低压变,耐老化性能优异等特点。
用于耐油、耐高低温,可在-55C〜
135C范围内正常使用,短时高温可达
150C
***橡胶
FKM
FKM
耐热耐油
耐热性、耐油性、耐药品性很好。
广泛使用于高温液压设备,真空设备,用途很广。使用温度-25C〜+220C
硅橡胶VMQ
VMQ
耐热耐寒
耐热、耐寒性能特别优异,但机械强度低,耐磨性抗扯裂性差,对于某些油类的耐油性差,在一些液压油中容易膨胀。
在激烈运动的情况下不能使用,特别适宜作耐寒,耐热的固定密封之器件。使用温度-93C〜+230C
乙丙橡胶
E
PDM
E
PDM
耐化学药
耐水性、乃极性溶剂、耐无机药品性(特别是无机酸)好,
适用于磷酸酯类的液压油,特别不怕高压水蒸汽。使用温度-40C〜+150C
品、药剂
但耐油性差。
***丁橡胶
C
R
C
R
压
气磨性、耐风化性和耐油性能好,但在苯***点低的矿物油中
易膨胀
用于液压密封时,只适用于苯***点高的液压油,特别适用于阳光照射下的气动机械,其弯折性好,最适宜制作隔膜式密封元器件。使用温度-30°C〜+120°C
丁基橡胶
I
IR
I
IR
耐化学药品、
药剂
耐药品性(特别是无机酸好,气体渗透性小,话宜于作真空密封件材料
在一般矿物油中不能使用只适用于气压、真空、盐酸硫酸等无机酸中。使用温度-50°C〜+150C
聚丙烯
酸脂胶
A
CM
A
CM
耐油、耐高
温
耐温、耐磨性好,耐碱、耐水性比NBR差。价格较NBR高
使用温度-40°C〜+150C
聚四***
乙烯
P
TFE
P
TFE
超低高
温、高压
具有介质相容性、工作温度范围宽,承压范围大,但价格昂贵。
除水以外的各种介质,温度范围可取-190°C〜+250°C
密封形式
按负载类型可分为静密封和动密封;按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封;按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。径向安装时,对于轴用密封,应使0形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小;对于孔用密封,应使其内径等于或略小于沟槽的直径dl。
轴向安装时,,O形圈外径应比沟槽外径d3约大12%;外部压力时,应使0形圈内径比沟槽内径d4约小1〜3%。
三、影响密封性能的其它因素
1、0形圈的硬度
0形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。硬度决定了0形圈的压缩量和沟槽最大允许挤出间隙。由于邵氏A70的丁晴密封都能满足大部分的使用条件,故对密封材料不作特殊说明,一般提供邵氏A70的丁晴橡胶。
2、挤出间隙
最大允许挤出间隙gmax和系统压力、O形圈截面直径以及和材料的硬度有关。通常,工作压力越高,最大允许挤出间隙gmax取值越小。如果间隙g超过允许范围,就会导致0形圈被挤出损坏。
最大允许挤出间隙gmax
压力MPa
0形圈截面直径W
邵氏硬度A70
<
<
<
邵氏硬度A80
<
<
<
<
<
邵氏硬度A90
<
<
<
<
<
<
<
注:1、当压力超过5MPa时,建议使用挡圈;
2、对静密封应用场合,推荐配合为H7/g6。
3、压缩永久变形评定0形圈密封性能的另一指标,即该材料的压缩永久变形。在压力作用下,
作为弹性元件的0形圈,产生弹性变形,随着压力增大,会出现永久的塑性变形。压缩
永久变形d可由下式确定:
十bO-b2bO81
X100>s
式中:b0-原始厚度(截面直径W),bl-压缩状态下的厚度,b2-释放后的厚度
通常,为防止出现永久的塑性变形,0形圈允许的最大压缩量在静密封中约为30%,在动密封中约为20%。
挤出间隙:
4、预压缩量
0形圈安装在沟槽里,为保证其密封性能,应预留一个初始压缩量。对于不同的应用场合,相对于截面直径W的预压缩量也不同。
通常,在静密封中约为15%〜30%,而在动密封中约为9%〜25%。具体可参照下面图表进行选择。
5、拉伸与压缩
将0形圈安装在沟槽内时,要受到拉伸或压缩。若拉伸和压缩的数值过大,将导致0形圈截面过度增大或减少,因为拉伸1%%。对于孔用密封,0形圈最好处于拉伸状态,最大允许拉伸量为6%;对于轴用密封,0形圈最好延其周长方向受压缩,最大允许周长压缩量为3%。
6、0形圈用作旋转轴密封
0形圈也可用作低速旋转运动及运行周期较短的旋转轴密封。,须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象,故选择密封圈时其内径要比被它密封的轴径约大2%。密封圈安装在沟槽后,导致密封圈受到径向压缩,0形圈圈在沟槽中形成微量波纹状,从而改善了润滑条件。
7、安装压缩力
安装时,压缩力跟初始压缩的程度和材料硬度有关。下面图示为每厘米密封周长上的单位压缩力和截面直径间的关系,用以估算安装0形圈时所需的总力大小。
活塞密封杆密封法兰密封
液压、气动/静密封:预压缩允许范围
1:
1
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0恥圈適面直径旳
气动/动密封:预压缩允许范围
和材料有关的0形圈圆周方向的压缩力
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四、0形圈安装设计
1、0形圈安装在沟槽内时,应允许它有一定的膨胀空间。通常,允许的膨胀率在
静密封中约为15%,在动密封中约为8%。对于不同类型的沟槽,其适用范围也不同。常用的沟槽形式有三种:
a、三角沟槽
常用于发兰和端盖上的密封。其缺点是制造困难,且供0形圈膨胀的空间非常小。
b、矩形沟槽
广泛用于各种场合,在不需要使用挡圈时,也可做成倾斜侧面〈5。(沟槽尺寸见后页)。
矩形沟槽
三角沟槽
C、三角沟槽安装形式(单位:mm)
O形圈截面直径W
边长K
半径r
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
&0+
+
+
&40
+
D、梯形沟槽
。例如为保持0形圈的顶部安装,就可以考虑做成梯形沟槽形式。
梯形沟槽安装形式单位:mm
O形圈截面直径W
沟槽宽度
沟槽深度
半径
B±
H±
R1
R2