O型圈基础知识课件

一、概述O形圈是一种小截面的圆环形密封元件，常用截面是圆形。主要材料为合成橡胶，在液压工程中是用的最多、最普遍的一种密封件，主要做静密封及滑动密封用。与其他密封件比有如下特点：e.体积小，重量轻，成本低。h.尺寸和沟槽已被标准化，选用和外购方便。其缺点是，在做动密封启动时，摩擦阻力较大，约为动摩擦力的3～4倍，在高压下易被挤入间隙。

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表示方法1

GB/T3452.1-1982的表示方法内径d1×线径d2比如：1）O形圈

20×2.4GB3452.1-8220

代表O形圈内径为20mm2.4代表O形圈的截面直径是2.4mmGB3452.1代表的是标准号，82代表的是标准公布年代。2）24002000GB3452.1-822400代表O形圈的截面直径是2.4mm0200代表O形圈内径为20mm

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表示方法

牛牛文库文档分享二、O形圈密封工作状态2.1

静密封用O形圈的作用O型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。像这种借介质本身来改变O形圈接触状态使之实现密封的过程，称为“自封作用”。O形圈预密封

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静密封用O形圈的作用自密封作用：由于预密封作用，O形圈与被密封光滑面和沟槽底面紧密接触。这样当流体通过间隙进入沟槽时只能对O形圈的一侧面起作用。当流体压力较大时，把O形圈推向沟槽另一侧面而挤压成D形，并把压力传递给接触给接触面。O形圈的自封是有限的，当内压过高时，会出现O形圈的“胶料挤出”现象。即密封部位因有间隙存在，受高压作用的O形圈在间隙处会产生应力集中，当应力达到O形圈的料胶不能承受时，料胶就会被挤出来，此时虽然O形圈还能暂时维持密封，但实际已损坏。因此要严格选型。

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动密封用O形圈的作用O形圈在动密封中，其预密封效果和自密封作用与静密封一样。但由于杆运动时很容易将流体带到O形圈和杆之间，因此情况比较复杂。工作中，假设O形圈左侧作用着介质压力P

（如图a），若将O形圈与杆接触部1位放大（图b），其接触表面实际是凹凸不平的，并非每一点都与金属表面接触。由于自封作用，O形圈对杆产生的接触压力大于P

而得到密封。但当杆开始向右移动时1附着在杆上的介质被带到楔形狭缝（图c）。由于流体动压效应这部分介质的压力比P1大。当它大于O形圈对杆的接触力时，介质便挤入O形圈的第一个凹槽处（图d），杆继续向右移动时介质不断地进入下一个凹槽，介质便沿着杆运动的方向泄露。当杆向左运动时，由于赶运动方向与杆压力方向相反，故不易泄露。泄漏量是随着介质的粘度和杆的运动速度提高而增大的，还与O形圈的尺寸、工作压力等密切相关。

牛牛文库文档分享往复运动中橡胶O形圈的泄露c油被带到楔形狭缝a压力作用于O形圈一侧b接触部位放大图d油被挤入O形圈第一凹槽back

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O形圈的密封形式1

按密封件与被密封装置的相对运动状态可以分为：2

按O形圈在矩形沟槽中压缩密封配合的压缩量大小（松紧程度）可分为：压紧、套紧、液动、气动和转动5种基本密封配合，以及在端面倒角槽中挤紧密封配合。此外还有滑动密封和浮动密封两种特殊密封方法。3

按被密封件的结构可分为：端面密封即轴向密封、角密封（孔端面倒角槽密封、轴端面倒角槽密封）、圆柱密封即径向密封（圆柱内径密封（活塞杆密封）、圆柱外径密封（活塞密封））、圆锥面密封和球面密封。

牛牛文库文档分享三、O形圈的设计应用222h

-----O型圈槽底与被密封表面的距离（沟槽深度），即O型圈压缩后的截面高度(mm)

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压缩率O型密封圈压缩率W的选择应考虑使用条件，静密封或动密封；静密封又可分为径向密封与轴向密封；径向密封的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封的泄漏间隙是轴向间隙。轴向密封根据压力介质作用于O形圈的内径还是外径又分受内压和受外压两种情况，内压增加的拉伸，外压降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的静密封，密封介质对O形圈的作用方向是不同的，所以预压力设计也不同。对于动密封则要区分是往复运动密封还是旋转运动密封。

2．对于动密封而言，可以分为三种情况；往复运动一般取W=10%～15%。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%。低摩擦运动用O型圈，为了减少摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即W=5%-8%，此外，还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定的压缩变形之外，允许的最大膨胀率为15%，超过这一范围说明材料选用不合适，应改用其他材料的O形圈，或对给定的压缩变形率予w以ww.修niuw正

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拉伸量O型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样，拉伸量的大小对O型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈安装困难，同时也会因截面直径d2发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示：α=(d+d2)/(d1+d2)式中d-----轴径（mm）；d1----O形圈内径（mm）。拉伸量的取值范围为1%-5%。如表一给出了O型圈拉伸量的推荐值，可根据轴径的大小，按表选限取O型圈的拉伸量。15～2515～2512～1712～17旋转运动液压油0.95～１3～8

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O形圈的安装沟槽O形圈压缩量的大小主要由安装沟槽的结构和尺寸来保证。常用的沟槽形状有矩形和三角形，一般情况三角形仅用于某些固定密封。由于压缩量不同所以静密封、往复运动密封、选装运动密封的沟槽虽形状相似，但尺寸各不相同。2）必须考虑到O形圈由于运动发热引起的膨胀和介质溶胀。3）必须保证往复运动时槽内有一定的空间使O形圈滚动自如。一般认为，O形圈的截面面积至少应占据矩形截面面积的85%，在许多场合下取槽宽为O形圈截面直径的1.5倍。注：沟槽太窄会增大运动时的摩擦阻力，O形圈磨损加大，易损；沟槽太宽使得O形圈的游动范围增大，也易磨损，且在静密封的脉动压力下，O形圈也可能产生脉动游动出现异常磨损。另外，当内压很高时必须用挡圈，槽宽应相应增大。

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O形圈的安装沟槽槽深是O形圈能否良好工作的关键尺寸，主要取决O形圈的压缩变形量。此变形量由O形圈内径处的压缩变形量（δ

）和O形圈外径处的压缩变形量（δ

）12组成，当δ

=δ

时，O形圈截面与槽截面中心重合，两种心愿的圆周相等，说12明O形圈安装时未受到拉伸；当δ

＞δ

时，O形圈截面中心的周长小于沟槽中12心的周长，说明O形圈以拉伸状态在沟槽内；当δ

＜δ

时，O形圈截面周长大12于沟槽截面中心周长，此时O形圈以周向压缩来使用，拆卸时，O形圈会出现弹跳现象。设计槽深时应首先确定O形圈的使用方式，然后再去选定合理的压缩变形率（详见表一）。除此之外，也要考虑材料对介质的溶胀性，材料本身的膨胀性等相关因素，需考虑诸多设计因素。但国家对于沟槽的结构已经给出相关标准。

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O形圈的安装沟槽3.2.3

沟槽的选择设计1.沟槽的安装形式a径向

活塞密封沟槽b径向

活塞杆密封沟槽

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沟槽的选择设计1.沟槽的安装形式c径向

带挡圈的沟槽d轴向

沟槽说明：1）一般情况，为防止O形圈被挤入间隙而损坏，当液体工作压力超过10MPa时，固定密封当液体压力超过32MPa时，应加密封挡圈（如图c），挡圈多少视O形圈受压情况而定。2）轴向密封外部受压时注意加直径d8处凸台，以防止O形圈进入管路。

牛牛文库文档分享表二O形圈径向沟槽尺寸O形圈截面直径d2气动密封1.802.22.653.43.554.65.306.97.009.3b+9.512.315.15.956.205.676.166.435.893.6沟槽液压动密封或静密封宽度b3.85.06.29.01+0.25b2+7.610.94.484.654.194.664.864.362.7液压动密封气动动密封静密封1.421.461.381.471.571.432.072.242.363.032.743.073.242.851.8活塞杆密封，（计算d3用）沟槽深度t液压动密封气动动密封静密封活塞杆密封，（计算d6用）最小倒角长度Zmin槽底圆角半径r1槽楞圆角半径r20.2-0.40.4-0.80.1-0.30.8-1.2活塞杆密封沟槽槽底最大直径d

=d

+2t，d

活塞杆直径3max44活塞杆密封沟槽槽底最小直径d

=d

+2t，d

活塞杆最大直径6

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沟槽的选择设计1.沟槽的安装形式O形圈的沟槽尺寸系列，中国已制定有标准，详见表三。表三

密封用沟槽尺寸及压缩量

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沟槽的选择设计3.

O形圈沟槽加工要求为避免划伤和安装不当等问题造成的泄露，O形圈在安装时对沟槽及相关部件的精度都有一定要求。首先，安装时通过的尖叫需倒钝或修圆，通过的内孔应倒10～20°坡口。其次，注意O形圈安装路径上的表面精度，轴须有较低的粗糙度值，必要时需涂以润滑剂，对于安装沟槽及配合表面精度的要求详见表四。表四

O形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度

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O形圈的材料选用1）O形圈的工作状态

是指O形圈用于静密封、动密封还是滑动密封。2）机器的工作状态

指机器处于连续工作还是断续工作，并考虑倒每次断续时间的长短，是否有冲击载荷作用在密封部位。3）工作介质的情况

工作介质是气体还是液体，并考虑其物理和化学性能。4）工作压力

压力大小，波动幅度和频率以及瞬时出现的最大压力等。5）工作温度

包括瞬时出现的温度以及冷热交替出现的温度。6）价格与来源。一般来