O型密封圈的选型设计计算参考
O型密封圈选型
0.07
0.09
0.10
0.13
0.15
≤14.00
0.05
0.07
0.08
0.09
0.10
≤17.50
0.04
0.05
0.07
0.08
0.09
≤21.00
0.03
0.04
0.05
0.07
0.08
≤35.00
0.02
0.03
0.03
0.04
0.04
※ 当压力超过 5MPa 时，建议使用挡圈。 ※ 对静密封应用场合，推荐配合为 H7/g6。
24
19.6
100
94.5
40
33.6
25
20.6
105
99.5
41
34.6
26
21.6
110
104.5
42
35.6
28
22.5
115
109.5
44
37.6
3.1±0.10
±0.20
±0.50
30
24.5
120
114.5
45
38.6
外
外
外
径 断面直径
径 断面直径
径 断面直径
46
39.6
165 5.7±0.14 154.3 ±0.80 235 8.6±0.16 219.1
1.78
2.62
3.53
5.33
7.00
邵氏硬度 A70
≤3.50
0.08
0.09
0.10
0.13
0.15
≤7.00
0.05
0.07
0.08
0.09
O型密封圈和密封圈槽尺寸选型设计计算参考
O型密封圈和密封圈槽尺寸选型设计计算参考O型密封圈是一种常用于密封装置的密封件，其截面呈O型，能够在静态或动态条件下防止液体或气体泄漏。
O型密封圈的选型设计计算是确保密封圈在应用中具有良好密封效果的关键。
本文将介绍O型密封圈和密封圈槽尺寸选型设计计计算的参考方法。
首先，我们需要了解的是O型密封圈的基本参数。
O型密封圈通常由橡胶或弹性材料制成，其内径、外径和截面直径是密封圈尺寸的关键参数。
一般来说，O型密封圈的尺寸会根据所需的密封环境和工作压力来确定。
选型设计计算的第一步是确定所需的密封效果。
这包括确定所需的密封压力、压缩量和泄漏率等参数。
例如，如果需要防止液体渗漏，需要选择能够承受所需压力的密封圈。
接下来是计算密封圈的尺寸。
一种常用的方法是根据密封圈的截面直径来选择O型密封圈的内径、外径和截面直径。
通常，截面直径是内径和外径的平均值。
例如，如果截面直径为10mm，可以选择内径为8mm、外径为12mm的O型密封圈。
选择正确的密封圈尺寸还需要考虑密封圈和密封圈槽之间的配合。
密封圈槽通常是在设计中预留的一个凹槽或沟槽，用于安装密封圈。
密封圈槽的尺寸要保证密封圈的压缩量和接触面积，以达到良好的密封效果。
密封圈槽的尺寸取决于密封圈的截面形状和材料厚度。
一般来说，密封圈与密封圈槽之间应有适当的间隙，以便密封圈在压缩时能够紧密地贴合密封圈槽的壁面。
通常，密封圈槽的宽度和深度一般都比密封圈的尺寸大一些。
在确定密封圈和密封圈槽尺寸时，还需要考虑到材料的弹性恢复率。
密封圈在安装时会被压缩，这会导致一定的变形。
因此，需要选择材料具有良好的弹性恢复率，确保密封圈在撤离压力时能够恢复到正常状态。
最后，为了确保密封效果，还需要进行一些实验和测试。
可以使用压力测试、泄漏测试等方法，来评估密封圈的性能。
如果发现泄漏或其他问题，就需要对密封圈和密封圈槽的尺寸进行调整。
总结起来，O型密封圈和密封圈槽尺寸的选型设计计算需要考虑到所需的密封效果、配合要求和材料的性能等因素。
O型密封圈和密封圈槽尺寸选型设计计算参考
O形密封圈和密封圈槽尺寸选型设计计算参考O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法，并以Y341—148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明，根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。
为保证密封圈长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。
选取压缩率时，应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。
顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况，建议密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8。
Selection of O-ring and calculation of O-ring groove sizeChen Aiping,Zhou Zhongya(Research Institute of Oil Production Technology,Jianghan Petroleum Administration,Qianjiand City,Hubei Province)Rational matching of O-rings and O-ringgrooves is of great importance to p[rolonging the service life of O-rings.A method for selecting O-ring was presented.The sizes of the O-ring gtoove can be calculated according to various O-rings.To ensure long-term and effective work of the ring,the compressibility,tensile dimension and bore-shaft matching accuracy should be properly selected. Subject Concept Terms:O-ring O-ring groove matching service life用O形密封圈(以下简称密封圈)密封是最常用的一种密封方式，然而至关重要的是如何正确地选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。
O型圈设计参考
一、概述
1.1 O形圈特点
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：
a.密封性好，寿命长。
e.体积小，重量轻，成本低。
b.单圈就可对两个方向起密封作用。 f.密封部位结构简单，拆装方便
往复运动中橡胶O形圈的泄露
a 压力作用于O形圈一侧
c 油被带到楔形狭缝
b 接触部位放大图
back
d 油被挤入O形圈第一凹槽
2.3 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： 静密封、往复动密封、转动密封和开关密封。
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。
h -----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)
在选取O形圈的压缩率时,应从如下3方面考虑： 1．要有足够的密封接触面积； 2．摩擦力尽量小； 3．尽量避免永久变形。
3.1.1 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。
二、O形圈密封工作状态
O型密封圈——详细选型过程及步骤
O型密封圈——详细选型过程及步骤一、密封圈常用材料二、密封圈常用密封形式密封圈分为活塞密封，活塞杆密封，端面密封，旋转密封。
三、O型密封圈的选型规则1.O型密封圈的尺寸图2.径向安装O型圈选型（静态和动态运动）•活塞杆密封选择适当规格的O形圈时，应该保证其外径（d1+2*d2）至少等于或者大于沟槽外径d6；当选择的O形圈直径d1大于250 mm 时， O形圈外径将不能超过沟槽外径的3%；当选择的O形圈直径d1小于250mm时，O形圈外径将不能超过沟槽外径的5%。
•活塞密封选择适当规格的O形圈时，应该保证其内径d1至少等于或者小于沟槽内径d3；O形圈被用作活塞密封，主O形圈内径d1，在动态工况下应该会被拉伸2%至5%的幅度，并且在静态工况下拉伸率在2%和8%之间。
3.轴向安装O型圈选型（静态）O形圈用作静态轴向密封，那么当选择O 形圈大小时，就应该考虑压力的方向。
如果O形圈受压，设计沟槽时就应该考虑施加压力的情况，O形圈接触的沟槽壁总是会远离受压的一侧。
如果存在外部压力，选择O形圈时，其内径d1就要比内沟槽直径d8小大约1%至3%。
如果存在内部压力，选择O形圈时，其外径（d1+2*d2）就要和外沟槽直径d7相等或者大约1%至2%。
4.轴向梯形沟槽安装O型圈选型（静态）梯形沟槽仅用于特殊情况下，例如在顶部安装的场合下，为了能够固定住O形圈。
其安装尺寸归纳在表17中。
梯形沟槽仅推荐用于横截面直径为3.53 mm的O形圈，O形圈内径等于平均沟槽直径减去O形圈横截面直径。
5.旋转密封O型圈选型在某些短运行周期的应用中，O形圈能够被用作密封轴上的旋转密封件。
同时，应该注意以下几点：•O形圈的安装必须符合旋转密封件的工作原理。
•旋转密封工作原理是基于拉伸的弹性密封圈受热会发生收缩（焦尔效应）。
根据常规的设计标准，O形圈内径d1将略小于轴径，由于摩擦而产生的热量将使密封圈产生更大的收缩，这样会使旋转轴上的压力增大而无法形成润滑油膜，导致摩擦力更大，结果就是磨损增加，密封圈提前失效。
o型圈的选择和计算方法(一)
o型圈的选择和计算方法(一)O型圈的选择和计算方法什么是O型圈？O型圈是一种常用的密封元件，通常用于静密封和动密封。
它的截面形状呈圆环状，因此得名为O型圈。
它可用于密封水、气体、油和其他液体介质。
O型圈的选择原则在选择合适的O型圈时，需要考虑以下几个因素：1.尺寸：根据应用场景的管道和孔洞尺寸，选择合适的O型圈尺寸。
常见的尺寸有内径、外径和截面直径等。
2.材料：根据介质的性质选择合适的材料。
常见的O型圈材料有橡胶（如丁腈橡胶、丙烯橡胶）、硅胶、四氟O型圈等。
3.工作压力：根据应用场景的工作压力选择合适的O型圈强度。
O型圈的强度主要由其材料和截面形状决定。
4.工作温度：根据应用场景的工作温度选择合适的O型圈材料。
不同的材料有不同的耐高温和耐低温特性。
O型圈的计算方法对于轴上O型圈的计算，可以按照以下步骤进行：1.确定密封剖面：根据密封要求和设计参数，确定O型圈的剖面形状和尺寸。
2.计算压缩量：根据O型圈的材料特性和截面形状，计算O型圈在安装过程中的压缩量。
通常需要考虑O型圈的内圈、外圈直径和截面直径等参数。
3.计算装配间隙：根据密封要求和安装方式，计算O型圈的装配间隙。
装配间隙的大小会影响O型圈的密封性能。
4.确定O型圈的材料和尺寸：根据介质的特性、工作温度和工作压力，选择合适的O型圈材料和尺寸。
5.选择合适的预压力：根据O型圈的材料和工作压力，选择合适的预压力。
预压力是指O型圈安装时所受的压力，它会对O型圈的密封性能产生影响。
O型圈的安装注意事项在安装O型圈时，需要注意以下几点：•使用专用工具或手动安装时，要避免损坏O型圈表面，防止圈口被削薄或破裂。
•在安装O型圈之前，要确保密封面干净无异物，避免杂质划伤圈口。
•安装时要保证O型圈处于正常工作状态，不应出现扭曲、变形或拉伸等异常情况。
•安装时避免使用过多的润滑剂，以免降低O型圈的密封性能。
结语O型圈是实现密封效果的重要元件，合适的选择和正确的安装方法对于保证系统的正常运行至关重要。
O形橡胶密封圈的尺寸计算
活塞杆密封
1.3.34
5.01
6.65
静密封
0.9
1.3
2.0
2.7
4.0
5.4
O形橡胶密封圈的尺寸计算
在气动中使用的O形橡胶密封圈尺寸系列及公差一般按国家标准GB3452-1液压气动用橡胶密封圈尺寸系列及公差标准选用。O形橡胶密封圈通常采用矩形沟槽密封，如图1所示。
图1 O形密封结构
1) O形圈压缩量计算
ε=σ/d×100%=(d0-H)/d0×100%
式中ε——O形圈的相对压缩量;
1.2±0.06
10～30
6～15
1.8±0.08
10～25
6～12
2.65±0.09
10～22
5～10
3.55±0.10
10～20
4～8
5.30±0.13
10～18
4～7
7.00±0.15
10～15
4～6
2) O形圈内径伸长率的计算：
α=(d-d1)/d1×100%
式中α——O形圈的内径伸长率;
d——O形圈安装沟槽底径;
d1——O形圈的实际内径。
O形圈使用时，内径一般处于拉伸状态，其伸长率为5%左右，其推荐值见表2。
表2 O形圈装配时的伸长率
断面直径mm
内径伸长率（%）
1.2±0.06
3～4
1.8±0.08
3～4.5
2.65±0.09
3.5～6.0
3.55±0.10
3.5～6.5
5.30±0.13
3.5～7.0
7.00±0.15
槽深H是O形圈安装沟槽设计的关键性尺寸，它主要取决于O形圈的相对压缩量。沟槽深度H可按表3选取。
(完整版)O型圈密封圈的选用分析
O 形密封圈的选用一、概述 特点：O 形密封圈由于它制造费用低及使用方便，因而被广泛应用在各种动、静密封场合。
标准：大部分国家对O 形密封圈都制定系列产品标准，其中美国标准（AS 568）、日本标准（JIS B 2401）、国际标准（ISO 3601/1）较为通用。
O型圈标准一览表表1标准 O 型圈截面直径W美国标准 AS 568 英国标准 BS 15161.782.623.53 5.33 7.00日本标准 JIS B 2401 1.9 2.4 3.1 3.5 5.78.4国际标准 ISO 3601/1 德国标准 DIN3771/1 中国标准 GB 3452.11.82.653.55 5.307.00优先的米制尺寸1.0 1.52.0 2.53.03.54.0 4.55.0 5.56.07.08.0 10.012.0美国标准AS 568（900系列）1.02 1.42 1.631.83 1.982.08 2.21 2.462.953.00密封机理：O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。
安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。
它随系统压力的提高而增大。
性能参数：静态密封动态密封工作压力无挡圈时，最高可达20MPa；有挡圈时，最高可达40MPa；用特殊挡圈时，最高可达200MPa。
无挡圈时，最高可达5MPa；有挡圈时，较高压力。
运动速最大往复速度可达0.5m/s，最大旋转速度可达2.0m/s。
度一般场合：-30℃～+110℃；特殊橡胶：-60℃～+250℃；旋温度转场合：-30℃～+80℃介质见《橡胶密封件原料特性表》。
二、O形密封圈选择应考虑的因素1、工作介质和工作条件在具体选取O形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。
还须综合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。
若用在旋转场合，须考虑由于摩擦热引起的温升。
不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样，见《橡胶密封件原料特性表》。
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O型密封圈的选型设计计
算参考
The latest revision on November 22, 2020
【论文摘要】O形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法，并以Y341—148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明，根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。
为保证密封圈长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。
选取压缩率时，应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。
顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况，建议密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8。
SelectionofO-ringandcalculationofO-ringgroovesize
ChenAiping,ZhouZhongya
(ResearchInstituteofOilProductionTechnology,JianghanPetroleumAdministration,Qianjiand City,HubeiProvince)
RationalmatchingofO-ringsandO-
ringgroovesisofgreatimportancetop[rolongingtheservicelifeofO-
rings.AmethodforselectingO-ringwaspresented.ThesizesoftheO-ringgtoovecanbecalculatedaccordingtovariousO-rings.Toensurelong-termandeffectiveworkofthering,thecompressibility,tensiledimensionandbore-shaftmatchingaccuracyshouldbeproperlyselected.
SubjectConceptTerms:O-ringO-ringgroovematchingservicelife
用O形密封圈(以下简称密封圈)密封是最常用的一种密封方式，然而至关重要的是如何正确地选择密封圈和设计密封圈槽尺寸。
常规的方法是将密封圈套在宝塔上用游标卡尺测量外径，再确定其相应尺寸。
这种方法的弊端是：(1)密封圈是弹性体，外径测量不准确；(2)在设计新工具时，往往没有现成的密封圈，难以确定尺寸，其过盈量往往掌握不准。
过盈量太大时密封圈易被剪切损坏，太小时又容易失封。
针对这种状况，笔者提出一种选配密封圈的理论计算方法（指外密封圈），以供参考、讨论。
密封圈的密封机理［1］
密封圈密封属于挤压弹性体密封，是靠密封环预先被挤压由弹性变形产生预紧力，同时工作介质压力也挤压密封环，使之产生自紧力。
也就是说，挤压弹性体密封属于自紧式密封。
密封圈在介质压力p1作用下，其受力状况如图1所示，产生的接触压力为
pc=pco+Δpc (1)
式中pc——介质压力下的总接触压力，MPa；
pco——密封圈初始压力，称之为预接触压力，MPa；
Δpc——介质压力经密封圈传递给接触面的接触压力，称为介质作用接触压力，Δpc=κ
p1,MPa，其中κ为侧压系数，κ=υ/(1-υ),对于橡胶密封件κ≈0.9～0.985；υ为密封圈材料的泊松比，对于橡胶密封件，υ=0.48～0.496。
图1 密封圈接触压力分布
要保持密封，必须保证pc＞p1，而Δpc永远小于p1，故应保持足够的预接触压力pco，即密封圈要有足够的预压缩率，才能保证密封。
但如果预压缩率太大，又会影响密封圈的工作寿命，因此密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。
密封圈及密封圈槽的选配方法
内密封圈的选配比较简单，不再赘述，这里只介绍一种外密封圈的选配方法。
假定孔、轴直径分别为D、d，所选密封圈为D0×d0，问题是如何确定密封圈槽的底径D1，如图2所示。
图2 密封圈及密封圈槽尺寸
密封圈被套在密封圈槽上之后，一般都有一定的拉伸量，其断面直径d0变小了，假定变为d1，根据体积不变原理，则密封圈安装前后的体积相等，即
(2)
式中D0——密封圈外径，mm；
d0——密封圈断面直径，mm；
D——孔直径，mm；
δ——密封圈过盈量，mm；
d1——拉伸后的密封圈断面直径，mm。
式(2)中，δ值可根据D值从表1中选取，D0、d0为已知值，则可计算出d1。
为了简化计算，用D+δ-d0代替D+δ-d1计算，则式(2)可简化为
(3)
简化后计算出的d1值有一定的误差，将d1再回归到式(3)中计算，求出d2，即
(4)
式中d2——拉伸后的密封圈断面直径，mm。
如此类推，可计算出d3、d4……,一般来说，d2值就已达到要求，则密封圈槽底径D1为
D1=D+δ-2d2 (5)
现举例说明以上计算，如Y341—148注水封隔器活塞孔、轴尺寸为136H9/d9(孔为
136+0.10mm)，所选密封圈为135mm×5mm，过盈量δ选为1.3mm，则变形后的密封圈断面直径为取d2=4.96mm，则
D1=D+δ-2d2=127.38mm
结合孔径φ136+0.1+0配上公差后，则槽底径D1为。
φ127+0.4+0.5
假定没有135mm×5mm的密封圈，只有132mm×5mm的密封圈，则密封圈槽底径可用同样方法算得，即配上公差后D1为φ127+0.4+0.5。
由以上计算可知，根据不同的密封圈，可以计算出不同的密封圈槽尺寸，可见这种方法比较简单、灵活。
但是为保证密封长期有效地工作，还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔轴配合精度等相关参数。
相关参数的确定与应用
1.压缩率ε或过盈量δ
密封圈是典型的挤压型密封。
如图3所示，其压缩率ε通常由下式表示
式中h0——密封圈槽底至被密封面的距离，mm。
图3 密封圈压缩率
对于圆柱面静密封和往复动密封，ε=10%～15%；对于平面静密封，ε=15%～30%；旋转动密封ε=3%～8%；低摩擦密封ε=5%～8%。
选取密封圈压缩率时主要应考虑的因素，一是要有足够的密封面接触压力；二是摩擦力应尽量小；三是应尽量避免永久性变形。
与压缩率ε相对应的是过盈量δ，过盈量δ表示密封圈的预压缩情况，其推荐值见表1。
孔直径D尺寸范围过盈量δ
动密封静密封
＜300.25～0.330.3～0.4
30～500.35～0.500.4～0.6
50～800.50～0.700.6～0.8
2.拉伸量
密封圈装入密封圈槽后，一般都会有一定的拉伸量。
但据所查阅的资料可知，尚未对拉伸量有明确的定义。
根据笔者的理解，拉伸量应是拉伸后的密封圈中径与自然状态时的中径之比，即
a=(D1+d2)/(D0-d0) (6)
式中a——密封圈的拉伸量，mm。
a的通常推荐值为1.01～1.05。
笔者一般取值为1.05，特殊情况下，甚至取为1.1。
为了保证密封圈装入密封圈槽后不至太松，a值取得稍大。
3.密封圈槽的宽度与形状
一般推荐的密封圈槽尺寸见表2，其形状如图4所示。
槽宽大致为密封圈断面直径的1.3倍，而平时设计中往往是密封圈槽宽度与密封圈断面直径相等，或者不论密封圈断面直径多大，密封圈比槽宽0.5mm。
采用这种尺寸设计的弊端是：(1)用起子或铁钎撬密封圈时，容易损坏密封圈槽，尤其是内密封圈槽，这将降低其耐压差能力；(2)孔、轴相套时，由于密封圈有预过盈量，槽太窄易剪切密封圈。
因此，今后在设计密封圈槽宽时应规范尺寸。
在加工r为0.1～0.2和R为0.2～0.5的圆弧时，要特别注意r处，如果太尖，在承受高压时易损坏密封圈，需用砂布将其稍稍打钝。
4.轴孔配合公差
在承受大于16MPa以上压差时，孔、轴配合一般推荐为H8/f8或H8/f7，在承受高压情况下，还要安装密封挡环［1］。
而井下工具工作压力一般超过16MPa，所用孔、轴配合常常采用
H9/d9、H10/d10、H10/c10，甚至H11/c11，一方面精度等级较低，另一方面轴、孔间隙太大。
这就要求密封圈的过盈量也要大。
如Y241—150酸化压裂封隔器的轴、孔配合采用H8/e8，Y341—148堵水封隔器采用H9/d9，轴、孔基本尺寸相同的酸化压裂封隔器密封圈的过盈量比堵水封隔器的小，密封效果就好。
相同精度等级轴、孔的配合间隙不同，其受力状况是有区别的，如H10/c10的轴、孔间隙比H10/d10大，密封圈在相同压力p1作用下，其受剪切力的面积大，则总作用力就大，密封圈损坏的可能性加大，但如果轴、孔间隙过小，则轴、孔的同轴度要求更高，加工难度增大。
如果片面追求高精度，势必增加加工难度和成本。
考虑到试制车间的加工水平及井下工具的实际工作状况（主要是静密封），笔者建议密封圈密封面的轴、孔配合应优先选用H8/e8，在使用要求不高的情况下，也可选用H9/e9。
5.橡胶硬度
在工作压力8～16MPa范围内，橡胶推荐硬度为70～80HS；16～32MPa范围内，推荐硬度为80～90HS。
应加强密封圈进货质量检验。
建议
(1)密封圈槽的尺寸和形状应规范设计，不可随心所欲。
(2)为保证密封圈长期有效地工作，必须合理选择压缩率（或过盈量）、拉伸量和孔轴配合精度等。
(3)密封圈及密封圈槽的选配可由计算求得。