密封圈的设计

密封设计防尘圈的设计 等高Y形圈的设计 不等高Y形圈的设计V形圈的设计蕾形圈、鼓形圈的设计 斯特封、格莱圈的设计防尘圈的设计 zE 口6 2 r I防尘圈的跟部尺寸宽度sx 防尘圈唇口过盈产殆同度公称断面W457.510跟部断面S3.54.36.58.7过盈量0.811.251.520%20. 00%16. 67%15. 00%产品高度8101418密封的分类动密封往复密封迫紧密封（挤压形密封）O形圈.鼓形圈.蕾形圈.山形圈.D形圈.组合密封I =11|=|旋转密封唇形密封旋转油封有骨架无骨架油封,有簧.无簧油封，单盾.双盾油封机械密封静密封O形圈.方形圈.组合垫片.金属垫片Sealing Process密封原理AP = P - P；ISealing Process / 密封原理For application where no leakage is allowed, a contact sealing element is used实际应用中，当不允许有 泄漏发生时，那么就必须 应用一个盛封索统。Sealing Process / 密封原理1 Uninstalled O-Ring / O型圈安装前2 O-Ring installed / O型圈安装后3 Installed O-Ring with pressure / O型圈安装后受力状况Sealing Process / 密封原理Dichtung f SealI I | IGegenfI II 丨 IGegenflache i Opposing surfaceStromungslinienFlow linesAs a result of contacting loads, the elastic seal is pressed against the sealing surface / 密封件因受力 而贴紧密封表面，从而起到密封的效果 D廊 Finite Elements Analysis有限元结构分析Primary lip/主密封唇EXAMPLE/ 举例：(Radial stress distribution) 径向压力分配情况Medium under essure / 受压 介质Profile under pressure loading /承受压力状态 Y Seal is the same sealingprocess as O-Ring / Y型圈的密封原理与O型圈相同 Contact stress determinedwith FEA/Y型圈的内部压力分布情况 Zero leakage can only be done at ideal situation / 零泄 漏只可在理想状态下实现7/佟几-宀 it a - *p ha5 月12I “7/a Druckabfall. StillSt6h&nd Stangs Pressure drop, siatlonary rod/日附2 / KreiingttFig 21 C血曲r gap兀d Ap h?12 nih/V7Z/Bew&flg $ngo in die Riehldvlg dfl DrtJCkablalls Rod nwvlng in Its direction of falling pressur-9/= Q + fi/VGgwog 遇 Slangs enl- gegen der Rlchiung des DrcKatJfalsRod moving againstlhe pressuGdropSUd 2.5 EintluO cter Gescliwindigkeit at/ 伽 Lg询gm eines K/gisri存gspM&s、 figure 2.5 (f)ftU8nce of vetoefty on feage flaw through a ciicular gap.临界油膜厚度喙希執严静密封的密封机理X静密封是依靠封闭结合面间的间隙以实现密封作用，不需要考虑摩擦 与磨损。密封表面的泄漏是由密封圈的材料性质、配合表面的加工精 度、粗糙度和压紧程度决定的。使用橡胶和软金属等类材料，用较小 的压紧力就可以完全压紧，从而阻止流体的泄漏；对于较硬的金属垫 圈，有时使用较大的压紧力不能完全压紧，以致密封性差，但如降低 表面粗糙度，增加表面真实接触面积，用较小的压紧力也可以改善密 封性能。为使密封圈在流体压力作用下保持密封，通常在设计时规定极限密封 比压值5此极限密封比压是指密封圈在流体压力作用下仍能保持密封 可靠性时的比压。考虑到密封力与内压力之间的定性关系（局部非线 性），实际使用时应该使初始密封力达到与极限比压相当的极限比压以 上，使用时才较为安全。畜封机理X动密封的密封机理动密封不能单纯依靠封闭结合面间的间隙来实现密封，因为结合 面间的间隙密封得愈紧密，对偶表面相对运动时的摩擦阻力就愈 大，导致结合面发热，影响润滑油膜的形成，使密封很快失效。因此，对动密封作用机理的研究，集中在结合面间形成与保持润 滑油膜的机理方面，这样既可保持密封，又不致于有过大的摩擦 力。常用密封件介绍1. O型圈2. O型圈密封机理O形圈是一种典型的具有自密封作用得压缩型密封件，主要作压缩密封使用。O形圈安装在沟槽和 被密封面之间，有一定的压缩量，由此产生的反弹力给予被密封的光滑表而和沟槽底而以初始的压缩 应力，从而起预密封作用（若O形圈无压缩量，O形圈不与被密封而和沟槽底面紧密接触，流体就可能 浸润O形圈截而周边而丧失任何密封作用）。当有内压作用时，O形圈被推向沟槽另一侧而挤压成D形 ，并把压力传递给接触而。内压力越大，O形圈变形就越大，从而传递给接触面的压力就越大，密封 作用也越大。这种由流体压力自动增强密封效果的作用，叫做自密封作用。O型圈如果压缩量太小，初始接触压力很小，最大接触压力也不会太大，则密封安全系数就很小； 如压缩量过大，则O型圈可能加大压缩应力松弛作用和永久变形量，反而影响O型圈的使用寿命，将 导致早期丧失弹性造成泄漏而失效。另外，对往复运动来说，压缩量越大，摩擦力就越大，功率的损 失和密封面的磨损就越大。因此，各种密封方式选用合适得压缩量至关重要。3. 压缩量计算对气动动密封压缩量415%, 般验算以9%计；对液压动密封压缩量717%, 般验算以13%计；对静密封压缩量1120%, 般验算以15%计。常用密封件介绍4. O形圈标准O形圈目前有45、180两种分模面。一般来讲，45。分模面主要用于动密封，180用于静密封，PARKER不分。在实际应用中常见标准及断而尺寸标准号截面规格备注GB1235-761.9、2.4、3.1、3.5、5.7、&6标注外径GB3452.1-82(92)1.8、2.65、3.55、5.3、7.0标注内径AS568A、Parker2-系列1.78、2.62、3.53、5.33、6.99标注内径JISB2401、Parker P、G 系列1.9、2.4、3.5、5.7、8.4标注内径5. O形圈密封利弊1）结构简单、安装方便、价格低廉;2）用于动密封时安定性差；3）起动摩擦力大，有粘滞现象；用于旋转时，由于焦耳效应对转轴摩擦和磨损非常剧烈。X 2唇形密封唇形密封圈是指将密封圈的受压面制成唇形并具有压力强 化密封作用的一类密封圈。结构形式有V、U、Y、L、J形 及各种特殊形状。在材料上主要是橡胶、夹布橡胶、皮革、聚四氟乙烯及金属。唇形密封圈主要用于往复运动密封, 其中有些类型也可以用于低速旋转密封或静密封。2.2密封机理橡胶唇形密封圈的密封原理是依靠装填在密封腔体中的预 紧力，以其唇边紧贴密封腔体表面，阻塞泄漏通道而获得 密封效果。在介质压力作用时，唇边进一步贴紧密封腔体 表面从而增强阻塞泄漏通道的密封效果。唇形密封圈具有比挤压型密封更显著的自密封作用。x 2.1压缩量计算（略）2.2唇形密封标准（参见样本）X 2.3 唇形密封利弊xXXXX1）优良的自密封作用，无论用于低压或高压，起密封 效率都很高；而且对磨损有一定的补偿作用，不致过 快的泄漏；2）良好的形状稳定性和较低的摩擦阻力，在往复运动 中不易造成扭转损害；3）在液压系统中具有控制流体薄膜的特殊性质、润滑 性良好；4）适合做大直径的往复运动密封件；5）采用橡胶/塑料（尼龙、聚甲醛、聚四氟乙烯等）复合 结构，可使这类密封圈具有很宽的耐压范围和较长的 工作寿命。常见的密封圈损坏形式影响密封性邑的各种因素 $，|3 X酉己合表的材料和粗糙度与密封彳牛配合表面的材料和粗糙度在很大 程度上影响密封件的寿命及其密封功能材料：RaO.1-1.6 u m*硬配合表面；钢，表面镀锯的钢，铸铁软配合表面：不锈钢，有色金属，铜表面粗糙度.与加工方法有关，例:冷拔，车，磨，玉行磨，滚压影响豁封片生脅邑的务种因素缝隙宽度注：由于缝隙宽度过大，或表面粗糙度造成根部咬伤。影响密封4主負皂的务不中因素当密封件与滑动面的相对速度在0lm/s至0. 5ni/s之间时，密封效果最好。当逮度大于0- 5m/s吋，密封件因摩擦发热，局部可能产生很高的温度。当速度小于0. 05m/s时，摩擦力加大，特别在高温情况下会出现爬行现象。其原因是密扌 在滑动面上做低速相对运动时，停止与滑动现象交替出现。在低速和高速工况下，推荐使用聚四氟乙烯(PTFE)密封件。 PTFE材料的摩擦茶数很小，无爬行现象，耐髙温和低温。影响豁封“生生岂的 各干中 因 素 温度介质温度利环境温度在很大程度上决定密封材料的选择。i对于密封件的功效和液压油的稳定性来说，最佳温度范围为+40度至+80度随温度的升高，密封材料的塑性增加，形状稳定性降低,介质粘度变小，这一切导致密封 的磨损加剧。 般来说，当温度超过100度时，需要应用特别的材料，例如氟橡胶(FKM)或聚四就乙烯 (PTFE) o 密封材料在低温下硬度增加，弹性降低。当温度低于-40度时，可应用耐低温的丁膳胶 (NBR)材料。:影响海封性能白勺备神工作压力系统压力和油缸貢径决定液压缸压力的大小，压力是选择密封 型号和材料时的首要考察参数。1目夭多数液压缸的工作压力在16Mpa到25Mp&之间。（普通油缸）矿山机械和重型工程机械上的液压缸的工作压力可达40Mp 特别在工程机械中，会出现短期的压力峰值。该压力峰值可达到工作压力的好几倍，在选择密封时要考虑这一点。密封件的基本要求通过对密封机理的分析，可以得出对密封件材料的基本要求：1）耐压性（抗挤出性）；2）耐磨性：3）耐温性：4）髙弹性（自封性、随动性）：5）低摩擦；6）耐介质性；。耐压性密封件主要是依靠封闭结合而间的间隙以实现密封作用，不可避免地承受着密封压力 对其向间隙挤岀的作用，英抵抗挤出的能力取决于材料本身的强度。其解决途径有4种：1）减小密封间隙2）提高材料强度，如聚氨酯对丁睹橡胶；3）加装挡圈;4）采用合理的几何形状耐磨性密封圈是通过于密封表而的紧密配合，利用密封厨的犁削作用将汕膜拭下而实现密封 的，改善密封件耐磨性的方法如下：1）提髙材料强度：2）设讣合适的唇口形式，控制唇口接触宽度：3）改善密封表面的加工质量：合理的粗糙度范U（粗糙度大于Ral.6u m时，摩擦系 数很大粗糙度小于Radium时，难以保持润滑油膜，摩擦系数反而增大）.合 理的加工方式：。随动性随动性主要表现在动密封的过程中，由于存在加工及受力作用等因素的影响，密封表 而的移动轨迹会呈现非直线性，其密封间隙会忽大忽小，若密封件不能随机进行补偿的话, 将会造成泄漏。密封件的随动性可以依靠英本身的弹性来实现，但也可通过采用合理的截 而形状来改善其跟随性其他参见材料部分小结解决机械产品泄漏的基本方法有以下5种：1）减小密封部位内外压差；2）在密封配合面保持一层润滑膜；3）消除引起泄漏的流体流动原因；4）增加泄漏部位流体流动阻力；5）将泄漏的流体引向无害的方向或使之流回贮槽。通过如上分析，得出对密封件的基本要求如下：1）在一定的流速、压力和温度范围内具有良好的密封性能和耐介质性能；2）对于动密封，要求摩擦阻力及摩擦系数小，且稳定；3）工作寿命长，在工作过程中磨损少；磨损后，在一定程度上能自动补偿其磨损量。