密封设计基础培训课程B课件

LOGO密封设计基础培训密封设计基础培训公司内部文件，未经许可严禁向外部传播课程制作：课程制作：结构部结构部 曾元丰曾元丰 课程讲授：课程讲授：结构部结构部 曾元丰曾元丰 讲授日期：讲授日期：2009 2009 年年 月月 日日密封设计基础培训公司内部文件，未经许可严禁向外部传播课程制公司内部文件，未经许可严禁向外部传播课程大纲课程大纲一一.密封的基本原理密封的基本原理二二.密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法三三.橡胶选型橡胶选型公司内部文件，未经许可严禁向外部传播课程大纲一.密封的基本原理二.密封的设计流程与方法三.橡胶2公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理一一 密封的基本密封的基本 原理原理 密封的基本原理一密封的基本原理3公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理密封原理的密封原理的微观解释微观解释 流体能通过的最小密封间隙密封相邻表面间的最小间隙密封可靠！密封的基本原理密封原理的微观解释流体能通过的密封相邻表面密封4公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理*资料来源：5流体的表面张力流体的分子量作用在密封间隙处的流体压差最小密封公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理*资料来源：压铸件渗漏810087206塑胶嵌件处渗漏负压导致压铸件毛细孔渗漏表面粗糙度太高密封问题公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理密封原理的密封原理的宏观解释宏观解释 密封接触面的最小密封接触力P2流体、气体介质的压力P1密封可靠！密封的基本原理密封原理的宏观解释密封接触面的最小流体、气体密7公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理*资料来源：8壳体的最大变形量橡胶反弹力壳体与橡胶密封件的极限公差最小密封公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理*资料来源：9橡胶硬度不合适，压缩永久变形大壳体受力、受热变形公差设计不合公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理密封件的挤出失效，与三要素有关：1、间隙；2、介质压力；3、橡胶硬度；密封件的挤出失效挤出失效密封的基本原理密封件的挤出失效，与三要素有关：密封件的挤出失10公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理几种密封定义几种密封定义轴向密封轴向密封密封件为圆周形，密封位置在轴或孔的端面。径向密封径向密封密封件为圆周形，密封位置在轴或孔的径向。密封的基本原理几种密封定义11公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理动密封动密封密封件与密封接触面有相对运动的一种密封形式。平面密封平面密封密封件通常为异形，密封位置在壳体的装配表面。密封的基本原理动密封密封件与密封接触面有相对运动的一种12公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的基本原理密封的基本原理*资料来源：密封静密封动密封挤压密封胶密封接触密封旋转密封往复密封密封分类密封分类13密封的基本原理*密封静密封动密封挤压密封胶密封接触密封旋公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法二二 密封设计的密封设计的 流程流程 与与 方法方法密封的设计流程与方法二密封设计的流程与方法14公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法密封方式密封设计的一般流程密封设计的一般流程了解灯具工况校核密封相关尺寸、公差和参数密封件材料与结构技术要求密封的设计流程与方法密封方式密封设计的一般流程了解灯具工况校15公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法1 了解工况了解工况工况介质压力温度范围寿命要求壳体材料介质密封的设计流程与方法1了解工况工况介质压力温度范围寿命要求16公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法2 确定密封方式确定密封方式灯具密封方式疏导均压封堵密封的设计流程与方法2确定密封方式灯具密封方式疏导均压封堵17公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法2.1 封堵封堵应用密封材料封堵界面泄漏通道，例如使用密封件、涂密封胶、塞绕密封带进行密封，或将不动接合部位的表面焊合、铆合、压合、折边等封死泄漏通道。灯具通常使用橡胶作为密封件封堵，大面积胶封通常采用双组分硅胶或环氧树脂。密封的设计流程与方法2.1封堵18公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法2.2 均压均压使密封部位内外侧的压力差均衡，如设置适当的通气窗等。灯具里常用呼吸孔或呼吸膜来均衡内外压力。下图是6100灯具的呼吸孔设计结构密封的设计流程与方法2.2均压19公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法2.3疏导疏导在壳体上开设导流槽、孔，将流入的液体引出壳体内部，从而避免壳体内部积水。灯具的某些非水密型密封部件可考虑采用此方式。密封的设计流程与方法2.3疏导20公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法 3 选用密封件选用密封件密封件的结构形式和材质品种很多，因此，需要根据具体因素正确选择密封件的材质与品种。O型圈密封件是通用的基础元件，其尺寸系列、公差、材质以及安装沟槽尺寸与公差及其设计计算准则均已标准化，在选用时可根据相应的国家或行业标准选择。密封的设计流程与方法21公司内部文件，未经许可严禁向外部传播压缩量压缩量A=d-h-g)压缩率压缩率=A/d=（d-h-g）/d拉伸率拉伸率y y y=(d2-d1)/d1X100%压缩率或拉伸率过大都会影响密封的寿命:压缩率过大会导致压缩永久变形加大；拉伸率过大会导致橡胶应力松弛；4密封相关尺寸、公差和参数密封相关尺寸、公差和参数密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法压缩量A=d-h-g)压缩率或拉伸率过大都会影响密封的寿命:22公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法沟槽尺寸可以通过计算或查表的方式得到：密封的设计流程与方法23公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法1)凸骨压缩橡胶件后的变形凸骨压缩橡胶件后的变形2)橡胶件与橡胶件压缩后的变形橡胶件与橡胶件压缩后的变形3）沟槽宽度不够橡胶件被挤出的情形）沟槽宽度不够橡胶件被挤出的情形5校核密封的设计流程与方法2)橡胶件与橡胶件压缩后的变形3）沟槽宽24公司内部文件，未经许可严禁向外部传播6 制定橡胶密封件技术要求制定橡胶密封件技术要求6.1O型橡胶密封圈的物料描述必须包括尺寸、材料、硬度。依据的标准是:1、尺寸公差要求参考GB/T3452.1-2005;2、外观要求参考G/BT3452.2-2007;3、材质及硬度要求参考HG/T-2579-2008；6.2模压橡胶密封件依据的标准是:1、尺寸公差要求参考GB/T3672.1-2002M2级，2、外观要求参考HG/T3090-1987(1997)，3、硬度公差5度：；6.3压出橡胶密封件依据的标准是:1、尺寸公差要求参考GB/T3672.1-2002E2级，被压缩方向尺寸小于5MM时，公差标注为0.15，被压缩方向尺寸小于10MM大于5MM时，公差标注为0.25;2、外观要求参考HG/T3090-1987(1997);3、硬度公差5度；6.4橡胶的物性标准:正在制定中。密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法6制定橡胶密封件技术要求6.1O型橡胶密封圈的物料描述必25公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程1工况工况寿命：六年；温度：-40+85度；介质压力：0.5MPA（IP6850米水深)；介质：水、空气；壳体：金属+金属尺寸：小尺寸（O型圈内直径不超过100mm）密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程26公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程2 密封方式密封方式灯腔内部不允许进水，属于水密型密封，所以采用封堵式密封。因灯腔内部温度变化不大，壳体和透明件强度足够，所以无需增加呼吸结构。密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程27公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程3材料选择材料选择因密封件没有外露且没有光照，密封件处温度不超过85度，所以使用便宜又耐油的模压丁腈橡胶O型圈，考虑外界最大压力为0.5MPa,所以硬度要求选择50度。密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程28公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程4 密封相关尺寸、公差和参数密封相关尺寸、公差和参数根据测试经验，0.5MPa外界压力下，确保橡胶有10%的压缩率便可实现可靠密封。因灯筒密封面直径为65mm，由此尺寸综合考虑公差因素，确定O型圈截面尺寸为3.55，压缩率为19%，拉伸率取5%。密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程29公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程其中为压缩率，d为O型圈直径，g为壳体配合面间隙，D2为灯筒密封面直径，Y%为拉伸率，沟槽尺寸沟槽尺寸沟槽宽度b可依据公式b=1.15X（1+1.5）d=4.4求得。沟槽深度h公式为h=（1-）d-g=2.7沟槽圆角尺寸可查询GB/T3452.3-2005的表2获得。O型圈内直径尺寸为d1=(65-2h）/（1+y%）=56.8mm密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程30公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程5 校核校核因外界压力为0.5MPa,灯筒密封面直径为65mm，根据经验，材料为6061T6的壳体最小厚度要求大于1.2mm。本例使用3.55的O型圈灯筒外部到灯筒内壁最小厚度要求为5.28mm,而灯具目前结构实际为(68-61)/2=3.5mm,与最小厚度要求相差1.78mm，所以要求灯具外部半径增加或灯筒内壁半径减小1.78mm。这需要与市场、电控等部门相关人员沟通。如果无法更改，则需采取特殊的密封方式。密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程31公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程6制定制定O型圈的技术要求型圈的技术要求O型橡胶密封圈的物料描述为：O型圈56.8x3.55丁腈橡胶50度。缺省的标准是:1、尺寸公差要求参考GB/T3452.1-2005;2、外观要求参考G/BT3452.2-2007;3、材质及硬度要求参考HG/T-2579-2008；密封的设计流程与方法案例：7101防爆探照灯密封设计过程32公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法设计原则一橡胶体积不可压缩，橡胶体积具有不可压缩性，密封设计时必须留有橡胶受压后变形的空间。如果没有变形空间，会引起什么后果？密封的设计流程与方法设计原则一33公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法设计原则二橡胶受压对壳体具有反弹力，尽量少采用垫密封，密封设计时需考虑壳体的刚度和螺钉、螺栓、卡扣的布置密度。橡胶反弹力主要由哪些参数决定？橡胶反弹力过大会引起什么后果？压缩率硬度密封的设计流程与方法设计原则二压缩率硬度34公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法设计原则三密封设计时，需考虑密封零部件公差和变形，两者会使密封实际压缩率偏离设计值。如何减小公差和变形对密封带来的影响？密封的设计流程与方法设计原则三35公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法设计原则四在灯具结构允许的情况下，适当增加橡胶压缩方向的厚度尺寸，在压缩率一定的情况下，橡胶厚度尺寸越大，压缩量就越大。橡胶压缩率与橡胶反弹力的关系？O型圈足够大，好的密封结构O型圈设计太小，不好的密封结构密封的设计流程与方法设计原则四O型圈足够大，好的密封结构O型36公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封的设计流程与方法密封的设计流程与方法设计原则五密封处温度对密封寿命产生决定影响，密封设计时应对密封处温度有初步的了解，从而决定使用何种密封结构和密封材料。密封寿命主要由橡胶的压缩永久变形率决定，压缩永久变形率主要由哪几个指标决定？橡胶试样块压缩25%，放入100度温箱72小时后，氯丁橡胶的永久变形永久压缩变形试验仪密封的设计流程与方法设计原则五橡胶试样块压缩25%，放入1037公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范三三橡胶橡胶 选型选型橡胶选型规范三橡胶选型38公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范表一表一橡胶简介橡胶简介丁腈橡胶三元乙丙橡胶氯丁橡胶硅橡胶耐热硅橡胶氟橡胶简写NBREPDMCRSRSRFFPM聚合物成份丁二烯+丙烯腈乙烯+丙烯+少量非共轭二烯烃2-氯-1+3-丁二烯SI-O结构SI-O结构链上含有C-F键硬度范围40-9035-8040-8030-8030-8060-90价格参考A1.5A1.5A1.5A3.5A15A常用加工工艺模压模压和挤出模压模压和挤出模压和挤出模压和挤出突出特点耐油耐水蒸汽阻燃、综合性能好耐候性好、耐高温耐候性好、耐高温耐化学腐蚀、耐高温、耐油注注:1、A表示丁腈橡胶的价格。价格仅供参考，密封件因配方、表示丁腈橡胶的价格。价格仅供参考，密封件因配方、生产工艺的不同，价格相差很远。生产工艺的不同，价格相差很远。2、注、注:E=Excellent优优G=Good良良F=Fair可可橡胶选型规范表一橡胶简介丁腈橡胶三元乙丙橡胶39公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范表二表二不同温度区间使用的橡胶不同温度区间使用的橡胶三元乙丙橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶硅橡胶耐热硅橡胶氟橡胶特殊温度区间（200250）XXXXX超高温区间（150200）XXXX高温区间（85150）XXXX低温区间（85）XX注注:表示可以选用表示可以选用X表示不可以选用表示不可以选用表示不建议选用表示不建议选用备注：表格里面的温度是指密封接触面处的最高温度橡胶选型规范表二不同温度区间使用的橡胶三元乙丙橡胶氯丁橡40公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范表三表三灯具不同密封位置使用的橡胶灯具不同密封位置使用的橡胶安装时密封件与壳体是否有旋转或往复运动三元乙丙橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶硅橡胶耐热硅橡胶氟橡胶壳体与壳体密封有X无透明件密封有X无电缆线出入口密封/XXXXX橡胶按钮密封/XXXX充电口密封/XXXX注注:表示可以选用表示可以选用X表示不可以选用表示不可以选用表示不建议选用，但特殊情况下可以使用表示不建议选用，但特殊情况下可以使用橡胶选型规范表三灯具不同密封位置使用的橡胶安装时密封件与41公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范表四表四密封环境与介质影响橡胶的选择密封环境与介质影响橡胶的选择材质Material三元乙丙橡胶氯丁橡胶丁腈橡胶硅橡胶与耐热硅橡胶一般物性PHYSICALPROPERTIES比重0.861.110.98硬度范围30-9035-9530-10020-90搞张强度6.89-20.676.89-27.566.89-27.563.45-10.34最大延伸率600600600800回复力GG-EF-GF-G压缩变形GF-GGG-E不透气性FF-GGP-F抗屈曲龟裂GGFF-E抗撕裂性F-GF-GF-GP-F耐磨性G-EG-EG-EP-F抗冲击强度GG-EF-GP-G抗割裂成长GGGP-F耐环境物性ENVIRONMENTRESISTANCE抗氧化G-EG-EF-GE抗臭氧EGPE耐候EGF-GE抗日晒EG-EP-FE耐水性EGG-EG耐燃性PGPF-G耐热性G-EF-GGE低温柔软性G-EFF-GE耐化学品物性CHEMICALRESISTANCE耐油和汽油PF-GG-EP-F耐动植物油GGG-EF-G耐醇类F-GG-EF-GG耐碱性G-EEG-EP耐酸性GGGF耐石腊烃溶剂PGEP-F耐芳香烃溶剂PP-FF-GP-F耐酮类溶剂G-EP-FPF注注:E=Excellent优优G=Good良良F=Fair可可P=Poor不可不可以上硬度及密度是有一定的变化范围，同时其它物性也是可根据要求作相应的配方来改善其物性。而并非以上参考资料是固定的，具体要求请与相关技术人员联系了解。橡胶选型规范表四密封环境与介质影响橡胶的选择42公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范IP防护等级与橡胶硬度防护等级与橡胶硬度IP68防护等级：使用5060度模压橡胶，当密封件安装时与壳体无旋转或往复运动时，也可使用5060度的挤出硅橡胶。IP67和IP67以下硬度不作限定。橡胶密封件尺寸与密封件生产工艺橡胶密封件尺寸与密封件生产工艺当密封件周长小于600，同时密封件的最大长度或宽度不超过250mm时，使用模压成型工艺；当在上述尺寸之外时，可使用挤出成型工艺（节省成本），如有特殊要求，也可以使用模压成型工艺。橡胶选型规范IP防护等级与橡胶硬度43公司内部文件，未经许可严禁向外部传播橡胶选型规范橡胶选型规范1基本特性：耐热性极优，即使在200高温下，几乎不变坏。耐候性、耐臭氧性极好。耐油性、耐药品性非常好。耐腐蚀性极优越。气透性较低，气体溶解度较大，但扩散速度很小。耐燃性随含氟量提高而提高，属自熄型橡胶。缺乏耐寒性。价格昂贵。2应用范围：用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行、舰艇、原子能等坚端技术及汽车、造船、化学、石油、电讯、仪表机械等工业部门。制品包括密封圈、密封垫、薄膜、防护衣等，以及胶管、电线电缆等密封剂、涂料、衬里、密封件等等。1基本特性：具有硅橡胶共有的优异耐寒性和低压缩永久变形;耐油性显著改进;价格高昂,大约是普通硅橡胶的30倍;2应用范围：主要用于军工业、汽车部件、石油化工、医疗卫生和电器电子等工业上的特殊耐油、耐溶剂、耐高低温用途的产品，如模压制品、O型圈、垫片、胶管、动静密封件以及密封剂、粘合剂等。氟硅橡胶氟橡胶两种贵族橡胶介绍橡胶选型规范1基本特性：耐热性极优，即使在244公司内部文件，未经许可严禁向外部传播密封平台引进新密封技术解决密封问题开发设计规范密封寿命密封材料*资料来源：45密封平台引进新密封技术解决密封问题开发设计规范密封寿命密封材公司内部文件，未经许可严禁向外部传播谢谢！谢谢！46