图文讲解O型密封圈的选用原则、设计规范及失效原因

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图文讲解O型密封圈的选用原则、设计规范及失效原因
O形圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈,因其截面为O形而得名。‌它最初出现在19世纪中叶,主要用于蒸汽机汽缸的密封元件。由于其价格便宜、制造简单、功能可靠且安装要求低,O形圈成为最常见的密封设计之一,是液压气动中应用最广泛的密封件。
图文讲解O型密封圈的选用原则、设计规范及失效原因
‌O型圈密封的特点主要包括以下几个方面‌:

  1. ‌结构简单、安装方便‌:O型圈的结构极其简单,安装和更换都非常容易,且已形成标准化,因此在实际应用中非常便捷‌。
  2. ‌密封性能可靠‌:O型圈具有自密封作用,能够在各种工况下提供可靠的密封效果。其密封原理是通过预紧或初始压缩应力来实现密封,随着流体压力的增加,O型圈会进一步挤压变形,增强密封效果‌。
  3. ‌适用范围广‌:O型圈适用于多种介质和工况,包括油、水、空气、煤气及各种化学介质。其温度使用范围广泛(-60℃~+220℃),固定使用时压力可达1500Kg/cm²‌。既可用于静态密封,也可以用在部件之间有相对运动动态应用中,例如旋转泵的轴和液压缸活塞。
  4. ‌摩擦阻力小‌:在动态密封中,O型圈的摩擦阻力较小,适合用于压力交变的场合。然而,启动摩擦阻力较大,通常是运动摩擦阻力的3~4倍‌。
  5. ‌价格低廉‌:由于O型圈的结构简单且已实现标准化,其生产和采购成本较低,因此在市场上价格相对较低‌。
图文讲解O型密封圈的选用原则、设计规范及失效原因
‌O型圈密封的密封原理‌是基于弹性形变和压力传递。O型圈是一种双向密封元件,安装时,O型圈在径向或轴向的初始压缩量决定了其初始密封能力。系统压力作用于O型圈所产生的力是其总的密封力,该密封力随着系统压力的升高而增大。在压力作用下,O型圈的形状和具有高表面张力的液体相仿,压力朝各个方向等值传递‌。
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O形圈的材质多样,常见的有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(SI/VMQ)、三元乙丙橡胶(EPDM)、聚氨酯橡胶(PU)、丁基橡胶(IIR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)和氯丁橡胶(CR)等。
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O形圈常见的失效原因包括材料问题、压缩变形、间隙咬伤、扭曲现象、磨料损伤和表面粗糙度不当等。为了延长其使用寿命,可以采取适当的对策,如选择合适的材料和设计,避免过大的压缩变形,减少摩擦和磨损等。
在高压、高温的工作条件下,O形圈破坏的主要原因是O形圈材料的永久变形和O形圈被挤入密封间隙而引起的间隙咬伤,O形圈在运动时出现扭曲现象。

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