O形密封圈在锥面密封中的结构设计与计算
橡胶O型圈计算过程
O型圈计算公式：
d(沟槽内径)=a(O型圈拉伸率:静密封1.035)[d(自由状态下O型圈内径)+dw（自由状态下O型圈截面直径）]-dw（自由状态下O型圈截面直径）D(沟槽外径)=2dw（自由状态下O型圈截面直径）［1-β(O型圈压缩率20％)］+d(沟槽内径)
具体计算如下：
进油座0型圈
第一步：把数据代入公式，生成二个方程
方程1 32.2=1.035(d+dw)-dw
方程2 35=2dw(1-0.2)+32.2
第二步先求解方程二：
求解dw=1.75 (O型圈截面直径)
第三步把dw=1.75代入方程一：
求解d=31.05（O型圈内径）
出油支架0型圈
第一步：把数据代入公式，生成二个方程
方程1 31.4=1.035(d+dw)-dw
方程2 35=2dw(1-0.2)+31.4
第二步先求解方程二：
求解dw=2.25 (O型圈截面直径)
第三步把dw=2.25代入方程一：
求解d=30.26（O型圈内径）
油泵效率计算公式：
流量×压力÷电流÷电压÷3.6 例：54×200÷2.82÷7÷3.6=15.4%
1、邵氏硬度60%%P5%%D；
2、扯断强度>10MPa;
3、扯断伸长率>150%；
4、压缩永久变形（70℃×72小时）<20%；
5、耐油增重（在加20%甲醇的93#汽油中
浸泡72时）<5%；
6、产品外观光洁、无毛边、无疤痕。
O形圈静密封设计研究
O形圈静密封设计研究摘要：O形圈静密封设计是在石油仪器产品的生产中常常用到的结构。
这种结构看着非常简单，但在生产的过程中，耐压的指标和可靠性，对产品有着非常大的影响。
本文通过对O形圈静密封结构的故障、性质、设计的参数等内容进行具体的分析，并提出了适合公司现况的O形圈静密封设计的相关内容规划，为以后的设计工作和安全工作提供可行性参考意见。
关键词：O形圈；静密封；故障机理；设计规划一、O形圈静密封设计概述在石油仪器产品的生产过程中，常常会用到O形圈静密封的设计结构。
这种结构用肉眼观看非常的简单，但却有非常大的设计门道，在可靠性设计以及标准化设计的角度方面，都有非常大的意义。
二、常用密封结构的介绍在石油仪器的设计结构中，静密封结构非常普遍。
静密封结构的连接非常方便，尺寸也相对紧凑，并且高压密封部位大量被利用，最常见的故障是粘扣以及密封的失效性。
三、密封失效原因的分析密封失效常常是因为产品有进水的现象，或者是标定的时候有漏油的现象。
导致密封失效最直接也是最关键的原因就是O形圈受到了积压变形，因为弹性不够让零件的表面产生了缺陷。
让密封性没有起到关键的作用。
出现这种问题的原因有四个方面：1.拉伸率或者是压缩率的选择不够准确，缺乏合理性；2.O形圈和密封面有一定的缝隙，让密封存在漏洞；金属零件密封面的表面存在缺陷，让O形圈对于缺陷里的孔隙不能够进行填补；3.O形圈在装置配备的过程中出现了伤痕，沟槽的间隙太大，在高压之下，O形圈的预紧压力太大，让整个旋和过程之中的零件，受到了径向推力的影响，出现了干涉粘扣的情况。
四、设计参数的分析1.拉伸率拉伸率的优劣对于O形圈也里阿尼额头的贴合度的影响有着非常大的关系。
以航天产品的设计标准手册中的规定为准，拉伸率的设计方法可以表达为：do——沟槽的内直径，单位为毫米。
d——是在自由状态下表示的 O形圈的内直径，单位为毫米。
W——自由状态下的O形圈截面直径，单位为毫米。
在工作的介质是油的时候，按照相关的要求，拉伸率应该保持在1.03-1.04之间，零头的实际尺寸是可以有一定的差异的，如果在极限的尺寸条件之下，拉伸率不能够满足所有的要求的时候，需要对下限指标的要求进行满足。
O型圈设计参考
表四 O形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度
3.3 O形圈的材料选用
O形圈材料选择主要考虑以下几点： 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。 一般来说耐油用丁腈橡胶，耐天候和臭氧用氯丁橡胶，耐热用丙烯酸酯橡
最小倒角长度Zmin
1.1 1.5 1.8
2.7
3.6
槽底圆角半径r1 槽楞圆角半径r2
0.2-0.4
0.4-0.8 0.1-0.3
0.8-1.2
活塞杆密封沟槽槽底最大直径d3max=d4+2t，d4活塞杆直径
活塞杆密封沟槽槽底最小直径d6min=d5max+2t，d5max活塞杆最大直径
3.2.3 沟槽的选择设计
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。
表一 O型圈压缩率与拉伸量的限取范围
密封形式 静密封
往复运动 旋转运动
密封介质 液压油 空气 液压油 空气 液压油
拉伸量α（%） 1.03～1.04 <1.01 1.02 <1.01 0.95～１
20 代表O形圈内径为20mm 2.4 代表O形圈的截面直径是2.4mm GB3452.1 代表的是标准号， 82 代表的是标准公布年代。 2）24002000 GB3452.1-82 2400 代表O形圈的截面直径是2.4mm 0200 代表O形圈内径为20mm
O形密封圈的设计、使用和故障处理大全
O形密封圈的设计、使用和故障处理大全目录一、O形密封圈的密封原理 (2)1、用于静密封时的密封原理 (2)2、用于往复运动密封时的密封原理 (2)3、旋转运动用密封........................................................................................................................ . (3)二、O形密封圈的材料选择 (3)1、O 形圈密封的设计原则 (5)1）压缩率........................................................................................................................ (5)2）拉伸量........................................................................................................................ (5)3）接触宽度........................................................................................................................2、O 形圈的设计........................................................................................................................ .. (6)3、O 形密封圈密封沟槽设计 (6)1）沟槽形状........................................................................................................................ .. (6)2）槽宽的设计........................................................................................................................ . (6)3）槽深的设计........................................................................................................................ . (7)4）槽口及槽底圆角的设计 (7)5）间隙........................................................................................................................ . (7)6）槽壁粗糙度........................................................................................................................4、挡圈........................................................................................................................ (7)三、O形密封圈的使用、安装和故障分析处理 (8)1、O 形圈的使用........................................................................................................................ .. (8)2、O 形圈的安装........................................................................................................................ .. (9)3、O 形圈的保管........................................................................................................................ .. (9)4、O 形密封圈的故障和解决办法 (9)1）永久变形........................................................................................................................ (10)2）间隙咬伤........................................................................................................................ (11)3）扭曲现象........................................................................................................................ (11)4）磨粒磨损现象.........................................................................................................................115）滑动表面对O 形圈的影响 (12)6）摩擦力与O 形圈的应用 (12)7）焦耳热效应........................................................................................................................ .. (12)四、O型密封圈综述 (12)1一、O形密封圈的密封原理O 形密封圈简称O 形圈，是一种截面为圆形的橡胶圈。
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
O型圈设计及实物质量注意事项1、O型圈的密封原理O型圈是一种可对两个方向起密封作用的密封元件，当安装在各种形式的安装沟槽中，其径向或轴向预压缩赋予O型圈自身的初始能力，它随着工作介质压力的提高使其变形并增大其密封效果，如工作介质压力降到“零”时，变形恢复到安装的原始压缩状态。
O型圈一般采用质地均匀细密的橡胶制造，有极低的玻璃态温度，自然气候温度下，保持良好的弹性（进入玻璃体温度的材料称为塑料），泊松比在大于0.45接近0.5的状态，在高压状态下，橡胶弹性体可以看作表面张力极大的流体。
在密封容器中，各个方向的压强都相等，油施加在弹性体上的压力与安装初始状态的预压力叠加后，预压面的压强Pmax＝P i预压强＋P2流体压强>P2，随P2增大Pmax衡大于P2，保证了无泄漏。
径向密封时（动静分布）O型圈径向受压预紧，轴向静密封O型圈平面轴向受压预紧。
常用O型圈材料代号性能见德氏封P9，硬度、颜色、耐温性见德氏封P6，使用要点和禁忌见德氏封P6、P7、P8。
O型圈形状和表面缺陷的允许偏差见德氏封P12。
O型圈机械性能指标：硬度，抗拉强度，延伸率，耐低温，低温脆性，压缩永久变形。
1、O型圈尺寸和材料硬度的选择为达到好的密封效果，所选O型圈的截面直径d2应尽可能选大的，对于动密封，考虑尺寸公差、光洁度等，大的d2是最佳方案，对静密封大的d2更安全，密封宽度大，防渗透效果好。
O形圈的硬度取决于工作压力、密封面硬件间隙g（即工程间隙）、动静密封的不同场合、所密封物体表面加工质量（粗糙度），标准情况下邵尔A70，高压或脉冲压力工况下材料硬度可达到邵尔A90。
硬度越高，抗挤出、抗泄漏能力越强，但抗渗漏能力越差。
2、O形圈安装后的初始压缩量是保证初始密封和第二阶段密封功能的关键静密封15-30% 有标准选择图表小d2的可达32%，大d2 15-20%动密封（液压）10-18%动密封（气压）4-12%3、拉伸和挤压（德P15）径向孔密封场合，Ｏ型圈将受拉伸，允许最大拉伸量6％，每拉伸1％，截面减小0.5％。
O型圈设计参考
压缩率w % 15～25 15～25 12～17 12～17 3～8
第十二页,共21页，
3.2 O形圈的安装 ānzhuāng 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， 3.2.1 槽宽 槽宽主要从下面三个方面考虑 kǎolǜ ： 1 必须大于O形圈压缩变形后的最大直径， 2 必须考虑 kǎolǜ 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
3.2.3 沟槽的选择 xuǎnzé 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
第十五页,共21页，
3.2.3 沟槽 ɡōu cáo 的选择设计
1.沟槽的安装 ānzhuāng 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
c 油被带到楔形狭缝
b 接触部位放大图
back
第八页,共21页，
d 油被挤入O形圈第一凹槽
2.3 O形圈的密封 mìfēng 形式
1 按密封件与被密封装置 zhuāngzhì 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，
O形圈设计要点
决于 O型圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈 压缩量与拉伸量。 2.1 ．压缩率 压缩率 W通常用下式表示： W=
（ d0-h ）/d0 ×100% 式中 d0-----O 型圈在自由状态下的截面直径 (mm);
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：
（一） O型圈的概述与密封原理
O型橡胶圈密封圈简称 O型圈，是一种截面形状为圆形的橡 胶圈。 O型密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密 封件。 O型圈有良好的密封性能，既可用于静密封，也可用 于动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置 中的基本组成部分。 它的使用范围很宽， 如果材料选择得当，
二
个 挡 圈
R≤
0.4
0.7
0.8
注:
a 表示沟槽的高度 ;
b 表示沟槽的宽
度;
R 表示沟槽的倒角处
（六） O型圈的使用安装与泄漏
5.1 O 型圈的使用
O型圈在多种液压、气动件管接头、圆筒面及法兰面等
结合处被广泛使用。对于在运动过程中使用的
O型圈，当工
作压力大于 9.8Mpa 时，如单向受压，就在 O型圈受压力方
敷润滑脂。
为了防止 O型圈在安装时被尖角和螺纹等锐边切伤或划 伤，应在安装的轴端和孔端留有 15o～30o 的引入角。当 O 型圈需通过外螺纹时，应使用专用的薄壁金属导套，套住外 螺纹；如果 O型圈需通过孔口时，应使孔口倒成相应的斜角 形状， 以防 O型圈被划伤。 坡口的斜角一般为 a=120o～ 140o
1 10 20 50
工作压力（往复运动， 往复速度≤ 0.2m/s ） 0.5 /Mpa
O型圈设计
O型圈设计及实物质量注意事项1、O型圈的密封原理O型圈是一种可对两个方向起密封作用的密封元件，当安装在各种形式的安装沟槽中，其径向或轴向预压缩赋予O型圈自身的初始能力，它随着工作介质压力的提高使其变形并增大其密封效果，如工作介质压力降到“零”时，变形恢复到安装的原始压缩状态。
O型圈一般采用质地均匀细密的橡胶制造，有极低的玻璃态温度，自然气候温度下，保持良好的弹性（进入玻璃体温度的材料称为塑料），泊松比在大于0.45接近0.5的状态，在高压状态下，橡胶弹性体可以看作表面张力极大的流体。
在密封容器中，各个方向的压强都相等，油施加在弹性体上的压力与安装初始状态的预压力叠加后，预压面的压强Pmax＝Pi预压强＋P2流体压强>P2，随P2增大Pmax衡大于P2，保证了无泄漏。
径向密封时（动静分布）O型圈径向受压预紧，轴向静密封O型圈平面轴向受压预紧。
常用O型圈材料代号性能见德氏封P9，硬度、颜色、耐温性见德氏封P6，使用要点和禁忌见德氏封P6、P7、P8。
O型圈形状和表面缺陷的允许偏差见德氏封P12。
O型圈机械性能指标：硬度，抗拉强度，延伸率，耐低温，低温脆性，压缩永久变形。
1、O型圈尺寸和材料硬度的选择为达到好的密封效果，所选O型圈的截面直径d2应尽可能选大的，对于动密封，考虑尺寸公差、光洁度等，大的d2是最佳方案，对静密封大的d2更安全，密封宽度大，防渗透效果好。
O形圈的硬度取决于工作压力、密封面硬件间隙g（即工程间隙）、动静密封的不同场合、所密封物体表面加工质量（粗糙度），标准情况下邵尔A70，高压或脉冲压力工况下材料硬度可达到邵尔A90。
硬度越高，抗挤出、抗泄漏能力越强，但抗渗漏能力越差。
2、O形圈安装后的初始压缩量是保证初始密封和第二阶段密封功能的关键静密封 15-30% 有标准选择图表小d2的可达32%，大d215-20%动密封（液压） 10-18%动密封（气压） 4-12%3、拉伸和挤压（德P15）径向孔密封场合，Ｏ型圈将受拉伸，允许最大拉伸量6％，每拉伸1％，截面减小0.5％。
O-RING密封设计规范及压缩量计算模板
3.轴用密封：也称基孔性密封是指O形圈的安装槽在轴上的密封4.孔用密封：也称基轴性密封是指O形圈的安装槽在孔上的密封一、目的为五金研发部的人员提供设计指导，减少设计上的失误二、范围本设计规范适用于压力条件在35kgf/c㎡(3.5MPa)以下使用O型圈密封的密封设计五、工作原理O型圈密封设计规范三、定义1.静态密封：是指O形圈的表面与其接触面处于静止状态的密封第1页 共4页2.动态密封：是指O形圈的表面与其接触面有产生相对磨擦现象的密封 工作原理：O形密封圈是一种自动双向作用的密封元件，O形圈装入密封沟槽后,其径向和轴向方向受到外界压力的作用下,其截面产生一定量的压缩变形,封闭需密封的间隙,达到密封的目的(如图一).6.对称性密封：是指O形圈的表面与其周围接触面所受作用力均匀的密封7.不对称性密封：是指O形圈的单边在外界的作用力下,使得孔与轴的中心线产生偏心现象的密封四、分类按密封形式可分为(如下图):1、按负载可分为静态密封和动态密封；2、按密封用途可分为轴用密封(基孔性密封)、孔用密封(基轴性密封)和旋转轴密封(螺纹性密封)；3、按其安装形式又可分为径向密封和轴向密封；4、若单边在外界的作用力下,使得孔与轴的中心产生偏心现象,这种条件下的密封,称为不对称性密封.5.螺纹性密封：是指O形圈安装在螺纹退刀槽上的密封表一：单位:mm表二：第2页 共4页九、O-RING槽设计尺寸d为 轴的直径d1为 基孔制中轴的密封槽小径d2为 基轴制中孔的密封槽大径b为 槽深D为 孔的直径ID为 O-RING的内径CS为 O-RING的线径a为 槽宽1、O-RING与O-RING槽过盈配合设计：要保证密封的良好，O形槽的轴径与O形圈的内径必须有一定的过盈，即O-RING与轴过盈配合O-RING产生延伸，且O-RING延伸百分率(ST)以15%为最佳值，范围可在±5%之间：基孔制中O-RING延伸率百分数(ST)的计算公式为: ST = [(d1 - ID)/ID]*100% ID=d1/1.15式中，d1为装O-RING的槽轴径，ID为O-RING的内径例如：d1=10，ST=15%，则ID=10-15/100*ID=8.695基轴制中O-RING延伸率百分数(ST)的计算公式为: ST = [(d - ID)/ID]*100% ID=d/1.15例如：d=10，ST=15%，则ID=10-15/100*ID=8.695六 、水暖行业常用O型圈材质及其特性八、硬度的选取 O形圈具有圆截面环状的特征。