间隙公差选取 。[14]
4.4.3 槽壁粗糙度
密封沟槽的表面粗糙度,直接影响着O形圈的密封性和沟槽的工艺性。静密封用O形圈工作过程中不运动,所以槽壁的粗糙度用Ra=6.3~3.2μm,对于往复运动用O形圈,因常在槽内滚动,槽壁与槽底的粗糙程度应到低一些,要求在Ra=1.60μm以下。旋转运动用的O形圈一般在沟槽内是静止的,要求轴的粗糙度Ra=0.40μm或者抛光。
选取槽壁粗糙度为Ra=1.0μm。
4.4.4 O型圈挡圈
O形圈使用挡圈后,工作压力可以大大提高。静密封压力能提高到200~700MPa;动密封压力也能提高到40MPa。挡圈还有助于O形圈保持良好的润滑。如果单向受压,则在承受侧用一个挡圈;如果双向受压则用两个挡圈。对于静密封,内压在32MPa以下不用挡圈,超过此值用挡圈。使用挡圈后虽可防止O形圈发生“间隙咬伤”现象,但会增加密封装置的摩擦阻力。
挡圈的材料有皮革、硬橡胶和聚四氟乙烯等,也有尼龙6和尼龙1010的。而以聚四氟乙烯挡圈最为常用。聚四氟乙烯作为挡圈材料有下列优点。
1)工作精度高。
2)耐化学品性能优异,可用于几乎所有的介质。
3)无硬化破损现象。
4)使用温度范围宽。
5)摩擦力小。
6)无吸水性。
7)在177℃温度下不发生老化等。
表4.4.4 挡圈类型
名称 应用场合 材料
螺旋式 一般使用压力为25MPa,不适用于旋转及螺旋运动 聚四氟乙烯、皮革(只能做切口式挡圈)、尼龙6、尼龙1010
切口式 使用压力可达70 MPa,用于整体式安装槽中
整体式 使用压力可达70 MPa,用于整体式安装槽中
注:当介质有腐蚀性时应当使用聚四氟乙烯挡圈。
根据介质性质,应选用整体式的挡圈。材料选用聚四氟乙烯。挡圈厚度0.5mm。
4.5 O形圈密封的设计验算
(1)压缩率
压缩率 通常用下式表示:
(4-1)
式中:
—O形圈在自由状态下的截面直径(mm);
—O形圈槽底与被密封表面的距离,即O形圈压缩后的截面高度(mm);
圆柱静密封:10%-15%,平面静密封:15%-30%;
往复运动密封:10%-15%;
旋转动密封:内径比轴大3%-5%,外径压缩率为3%-8%。
低摩擦用密封:一般为5%-8%,考虑介质和温度引起的膨胀, 如超过15%,重新选材;
由式4-1得 =
符合往复运动密封10%-15%这个范围。
(2)拉伸量
O形圈在装入密封沟槽后,一般都有一定的拉伸量。与压缩率不一样,拉伸量的大小对O形圈的密封性能和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O形圈安装困难,同时也会因截面直径 发生变化而使压缩率降低,以致引起泄漏。拉伸量 可用下式表示:
(4-2)
式中:
—O形圈在自由状态下的截面直径(mm);
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