电子设备密封结构的设计.doc

电子设备密封结构的设计?66?新产品设计2007年第8期总第34卷电子设备密封结构的设计王宝瑛,孙燕军(1.陕西宝鸡长岭股份有限公司研发部,陕西宝鸡721006;2.陕西烽火通信集团有限公司设计所,陕西宝鸡721006)摘要:主要对电子设备的密封结构形式做了简要论述,并通过实例介绍了密封设计的计算方法.关键词:密封;相对变形量;老化中图分类号:TH122文献标识码:A文章编号:10060316(2007)08006602Designforseal-structureofelectronicequipmentWANGBaoying,SUNYan-jun(1.TheResearchdepartmentofShaanxibaojiChanglingCo.Itd.,Baoji721006,China;2.ResearchInstituteofShaanxiFenghuoCommunicationCo.Ltd.,Baoji721006,China)Abstract:Seal?structureformsofelectronicequipmentarebrieflydiscussedinthispaper,andthecalculatemethodsisintroducedbyexperiment.Keywords:seal;relativedistortion?level;aging为了满足各种场合的使用要求以及提高性能,电子设备对密封性提出了越来越高的要求,尤其野外使用的电子设备或军用设备更是如此.电子设备的机壳采用密封结构对提高电子设备的技术性能指标以及设备适应各种环境的防护能力都有很重要的影响,它可以有效地降低电磁干扰,防止水,潮气,盐雾以及霉菌进入设备内部影响机器的正常工作,提高设备的技战水平和可靠性.目前电子设备的密封形式,从结构上可分为不可拆式,可拆式两种.按电子设备的防护等级可分为防护式,防滴式,防溅式,防水式以及水密式五种.这五种防护等级在意义上和适用场所上各不相同,分别衡量了各种电子设备的机壳防护能力.前三种密封形式比较容易做到,后二种密封形式应根据设备所处的环境,适时选材,选择合理的密封结构形式,通过科学的计算以及大量的试验来确定.1密封结构的形式1.1不可拆式密封结构对于不需要维修,不易损坏或一次性使用的设备,部件或器件如天线座,某些防水型接插件,陶瓷滤波器,电路模块,水上救生设备等,可采用环氧树脂,硅胶,沥青等进行涂覆或灌封,也可以用焊封,铆封以及胶封形成一个密封盒或机箱.这不但能防水而且还具备电磁屏蔽和三防能力.1.2可拆式密封结构对于可拆式的防水密封结构,常采用橡胶垫,橡胶套,橡胶圈(条)等结构形式来达到不同防水能力.图1所示为常用的几种密封结构.印.(a)(b)(C)图l常用的几种密封结构图2是橡皮圈(条)填充或粘接在外壳或盖的钩槽内用螺钉拧紧,使橡皮产生变形而达到不同程度的密封.当加外力F后橡皮圈由d压缩为其相对变形收稿日期20070419作者简介:王宝瑛(1976一),女,工程师,陕西宝鸡长岭股份有限公司研发部.,2007年第8期总第34卷新产品设计?67?量为:100%dl当为30%左右时橡皮圈的压缩变形使接触面处于密封状态达到了防水作用.图2橡胶圈变形达到密封效果的示意图橡胶圈的相对变形量不能取得太小或太大,太小不能起到密封防水作用,太大使橡胶产生疲劳现象加速老化甚至破裂.对特殊场合的漏气不漏水防护设计除采用常规的防水措施外还应采用特殊的漏气不漏水的新型材料进行合理的密封设计.2密封结构的设计计算作者曾参与研发的某一设备的结构设计,通过反复计算和试验,使设备的密封性能完全达到要求.现就以该设备为例介绍一下密封设计的计算方法.某一设备的结构尺寸如图3所示,圆型截面橡胶密封圈选用硅橡胶料6141压延而成,截面尺寸为3+0.20.图3设备密封截面的结构尺寸密封槽的尺寸由下式确定:61m=(c)一(h-c1)/(c)0.35gmi=(c)一(h+c1)/(c)0.15由已知条件得:61m=(3+0.2)一(h-c1)/(3+0.2)0.358i=(3-0.2)一(h+c1)/(3-0.2)0.15解之得:h<2.23,C10.15.选槽深尺寸为2.2+0.15为了汁算密封槽的宽度b,假定橡胶圈变形后将矩形槽近似填满,那么橡胶圈变形前与变形后的截面积近似相等,即:S前=S,S=尢/4,S=hxb即:尢/4=hxb解得:b=3,21考虑制造上的误差,选槽宽尺寸为3.2+0.15硅橡胶料6141的硬度为4565,选硬度为50.剪切模量G=6.7kg/cm,泊松系数=0.47;弹性模量E=2(1+)G=19.7kg/cm.橡胶圈的弹性模量为:Ep=1+(dh)E64kg/cm(金属与橡胶间的摩擦系数厂=0.6)根据0.15<0.35,选=0.3橡胶圈的压缩应力为:盯=61EP=19,2kg/cm橡胶圈与盖板的接触面积近似为:S:27x0.32x2+(250.64)x0.32x2:33cm达到密封时橡胶圈所需的压紧力为:F-aS=633.6kg盖板采用18只螺钉紧固,故每个螺钉的拧紧力为P=F/18=35kg.螺钉一般采用低碳钢制造:=1000kg/cm,根据材料力学理论即:d螺钉,/4尸l/兀02,12mm按计算结果选用l8只M3的螺钉紧固可以满足盖板与箱体的密封防水.3其它密封材料一般采用硅橡胶,丁晴胶料压延而成,或利用天然橡胶及各种配方混合剂混炼而成,因此对密封材料的主要性能有如下要求:永久变形不小于30%;邵氏硬度50以上;脆性温度一55以下;扯断力大于17