O形圈的案例
O形密封圈密封溝槽設計
c.在運動狀態下，能適應O形圈可能產生的輕微的滾動現象。一般認為，裝配后的O形密封圈與槽壁之間留有適當的間隙是必要的。但是這個間隙不能過大，否則在交變壓力的作用下就會變成有害的“游隙”，而增加O形圈的磨損。
槽不宜太窄，如果O形圈截面填滿了槽的截面，那么運動時的摩擦阻力將會特別大，O形圈無法滾動，同時引起嚴重的磨損。槽也不宜過寬，因為槽過寬時O形圈的游動范圍很大，也容易磨損。特別是靜密封時，如果工作壓力是脈動的，那么靜密封就不會靜，它將在不適宜的寬槽內以同樣的脈動頻率游動，出現異常磨損，使O形圈很快失效。
O形圈的截面面積至少應占矩形槽截面面積的85%，槽寬必須大于O形圈壓縮變形后的最大直徑。在許多場合下保證取槽寬為O形圈截面直徑的1.1~1.5倍。當內壓很高時，就必須使用擋圈，這時槽寬也應相應加大。
工作方式不同，徑向密封或軸向密封，動密封或靜密封，液壓密封或氣動密封，密封溝槽尺寸不同。我國O形圈密封圈與密封溝槽尺寸系列根據國家標準GB/T3452.3—1988），也可根據對根據對密封圈壓縮量與拉伸量的要求計算設計溝槽尺寸。
3）槽深的設計
溝槽的深度主要取決于O形密封圈所要求的壓縮率，溝槽的深度加上間隙，至少必須小于自由狀態下的O形圈截面直徑，以保證密封所需的O形圈壓縮的變形量。
O形圈壓縮變形量由O形圈內徑處的壓縮變形量δ’ 和外徑處的壓縮變形量δ’’ 組成，即 δ=δ’+δ’’。當δ’=δ’’時，O形圈的截面中心與槽的截面中心重合，兩中心圓的圓周相等，說明O形圈安裝時未受到拉伸。如果δ’>δ’’，則O形圈截面中心圓的周長小于槽中心圓的周長，說明O形圈以拉伸狀態裝在槽內；若δ’<δ’’，則O形圈截面中心圓的周長大于槽的截面中心圓周長，此時，O形圈受周向壓縮，拆卸時，O形圈會出現彈跳現象。
展開 Workbench O形密封圈靜力學分析實例
密封是一門非常有意思的專業，筆者認為接觸式密封O形圈與非接觸式密封篦齒都是特別成功的設計（制造方便，應用廣泛，性能優異）。今天以O形圈為對象，分析其安裝過程中接觸比壓的變化，模型如下（注意模型的初始過盈）。
2.通過設置循環對稱（詳見前文），我們采用扇形段代替整體模型進行分析，可以減少計算量。
3.設置O形圈為橡膠材料，采用Neo-Hookean超彈性本構模型（請注意單位），網格劃分則比較隨意。
4.需要設置兩對接觸，這里都是采用相同的接觸形式：摩擦接觸（摩擦系數0.05），詳細設置如圖所示。
5.考慮到O形圈裝配是一個先拉伸后壓縮的過程，所以需要兩個時間步：第一個時間步是O形圈在膠圈槽內拉伸的過程；第二個時間步是O形圈被外套壓縮的過程。需要注意的是一定要打開大變形開關，結果如下。
（1）拉伸過程
（2）壓縮過程
展開 DIN24°錐密封管接頭用O形圈尺寸表
1.DIN24°錐輕系列接頭用O形圈
2.DIN24°錐重系列接頭用O形圈
點
致宇航員慘死的“O形密封圈”！ABAQUS橡膠制品仿真分析怎么做
摘要：橡膠密封圈在現代工業密封結構中占有重要地位。密封件結構的設計直接影響到整個密封系統的工作，如果結構設計不合理，則在工作過程中就容易引起失效，即使是一個很不起眼的密封圈原件的損壞失效，也可以造成價值數百萬元甚至數億元的巨大損失，有時還可能造成不可挽回的環境污染和人員傷害等災難性后果。
比如1971年，蘇聯聯盟11號飛船按程序啟動制動火箭，再返入大氣層時，返回艙和軌道艙分離。但連接兩艙的分離插頭分離后，返回艙的壓力閥門被震開，密封性能被破壞，艙內壓強迅速減小，致使3名宇航員慘死在密封艙中；再如1986年1月28號，美國“挑戰者”號在執行代號STS-51-L的第十次太空任務時，因為右側固態火箭助推器上面的一個僅僅價值數美元的O形密封圈失效，導致一連串的連鎖反應，并且在升空后73秒時，爆炸解體墜毀，機上7名宇航員都在該次意外中罹難，直接經濟損失多達12億美元；又如我國火箭也曾因密封泄漏故障造成衛星不能準確入軌。
本文就以O形密封圈為例帶你學習橡膠制品仿真分析：
1、模型描述：
如圖1所示，簡易的管道連接示意圖，右圖為左圖的刨面圖。這樣我們可以清晰的到藍色部分為壓頭，金屬材質；灰色部分為密封槽，金屬材質；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質。
圖1 簡易的管道連接示意圖及其刨面圖
2、模型簡化
考慮到金屬材質相對于橡膠材質要硬度要高很多，一般金屬的楊氏模量為GPa級別，而橡膠的等效楊氏模量一般為MPa級別，所以相對于橡膠而言，金屬部分可以近似看作剛性部件，另外，針對本次仿真的目的而言，我們不關心金屬部分的受力或者形變，綜上原因，在有限元建模時可以將金屬部分設置為解析剛體。
展開 
【經驗分享】各種密封方式的失效原因全解
O型圈密封
泵中常用的是橡膠O型圈。由于其形狀十分簡單，因而制造容易，成本低廉，不論O型圈的整體尺寸有多大，其截面尺寸都很小(只有幾毫米)所以重量輕，消耗材料少，使用方法簡單，安裝、拆卸方便，更為突出的優點還在于O形圈具有良好的密封能力，使用范圍很寬。靜密封工作壓力可達100MPa以上，動密封也可達30Mpa。適用溫度為-60～200℃，可滿足多種介質的使用要求。因此在泵的設計中得到越來越廣泛的應用。
O形密封圈安裝在溝槽和被密封面之間，有一定壓縮量，由此產生的反彈力給予被密封的光滑面和溝槽底面以初始的壓縮應力。從而起到密封作用。當被密封的液體壓力增大時，O形圈的變形也隨之增大，從而傳遞給密封面的壓力也增大，密封的作用也增大。這就是O形密封圈具有良好密封能力的原因。
O形密封圈雖然密封可靠，但如果不注意使用條件，也會發生泄漏，通常有以下幾種情況：
1、裝O形圈的溝槽尺寸超差，尤其是深度尺寸過大時，使O形圈安裝后壓縮變形量不足而影響密封能力。一般O形圈安裝后壓縮變形量應在18%～22%之間，截面尺寸大時壓縮相對變形量較小，而截面尺寸較小時壓縮相對變形量則較大。
2、O形密封圈的公稱尺寸與實際安裝尺寸相差太多，形成O形圈在拉伸后截面尺寸縮小的狀況下工作，造成壓縮變形量不足而產生泄漏。
3、O形密封圈在安裝時，由于密封面的進口沒有光滑的倒角或倒圓而將O形圈劃傷而產生泄漏。
4、O形密封圈的材質不適用于密封介質而被侵蝕后失效。
5、O形密封圈使用時間太久后老化變質，彈性降低后而失效，所以在設備大修時一般都將O形圈更換。
展開 不同材質的O型圈優缺點及其使用范圍
一、O型圈概述
1、O型圈定義
O型圈(O-rings)是一種截面為圓形的橡膠密封圈，因其截面為O型，故稱其為O型密封圈，也叫O型圈。開始出現在19世紀中葉，當時用它作蒸汽機汽缸的密封元件。
2、O型圈適用范圍
O型密封圈適用于裝在各種機械設備上，在規定的溫度、壓力、以及不同的液體和氣體介質中，于靜止或運動狀態下起密封作用。在機床、船舶、汽車、航空航天設備、冶金機械、化工機械、工程機械、建筑機械、礦山機械、石油機械、塑料機械、農業機械、以及各類儀器儀表上，大量應用著各種類型的密封元件。
O型密封圈主要用于靜密封和往復運動密封。用于旋轉運動密封時，僅限于低速回轉密封裝置。O型密封圈一般安裝在外圓或內圓上截面為矩形的溝槽內起密封作用。
O型密封圈在耐油、酸堿、磨、化學侵蝕等環境依然起到良好密封、減震作用。
因此，O型密封圈是液壓與氣壓傳動系統中使用最廣泛的一種密封件。
3、O型圈的優勢
O型密封圈與其他型式密封圈比較，具有以下優點：
（1）適合多種密封形式：靜態密封、動態密封。
（2）適合各種用途材料，尺寸和溝槽都已標準化，互換性強。
（3）適合多種運動方式：旋轉運動、軸向往復運動或組合運動(例如旋轉往復組合運動)。
（4）適合多種不同的密封介質：油、水、氣、化學介質或其它混合介質。
（5）通過選用合適的橡膠材料和適當的配方設計，實現對油、水、空氣、煤氣及各種化學介質有效的密封作用。溫度使用范圍廣(-60℃～+220℃)，固定使用時壓力可達1500Kg/cm2(與補強環并用 )。
（6）設計簡單，結構小巧，裝拆方便
4、O形圈斷面結構極其簡單，且有自密封作用，密封性能可靠。
由于O形圈本身及安裝部位結構都極其簡單，且已形成標準化，因此安裝更換都非常容易。
展開 不同材質的O型圈優缺點及其使用范圍
用于O形圈的材料化工部有專門的標準，如：HG/T 2579、HG/T 2021、HG/T 2333、HG/T 3089、HB 5290等。HG/T 2579專門去掉了材料的具體類別，只給出了材料的一些性能指標。
2、O形圈硬度的選擇是比較重要的。如某電站水泵水輪機硬度為70(Shore)密封圈，常常剝落，甚至橫向切斷，后采用85～90(Shore)的密封圈，效果理想。
3、硬度低、安裝方便，但容易出現剝落、安裝損傷、擠出甚至壓力爆炸。硬度過高、安裝不方便。
4、通常O形圈硬度40～90IRHD，但在使用中一般70IRHD是比較合適的，對于硅橡膠是例外，一般使用60 IRHD。
展開 液壓系統密封圈結構介紹
密封圈的結構形式有O 形密封圈、Y 形密封圈、V 形密封圈，都是以密封圈截面來定義的。密封圈常用油橡膠、尼龍等材料制成。通常習慣稱O形密封圈為封圈，稱Y 形、V 形密封圈為油封。密封圈有制造容易，使用方便，密封可靠，廣泛使用等優點。
O形密封圈
O形密封圈是一種圓形斷面形狀的密封元件。O形圈可以用于固定件的密封，也可用于運動件的密封。O形密封圈在使用時要正確使用，壓力大小、溝槽尺寸要匹配，以及要放置擋圈等。
Y 形和V 形密封圈
Y 形和V 形密封圈是斷面形狀類似Y 和V 的密封元件。V形密封圈密封可靠，壽命長，主要用于大直徑、高壓、高速柱塞或活塞和低速運動的活塞桿的密封。
Y 形密封圈適應性強，密封性能隨壓力升高而提高，并且磨損后有一定的自動補償能力，主要用在運動快速的油缸的密封、液壓油缸和活塞密封以及液壓油缸和活塞桿的密封。
總之Y 形密封圈與V形密封圈的密封是通過壓力油的作用，使Y 形密封圈和V形密封圈的唇邊張緊在密封表面而實現的。油壓愈大密封性能愈好。
但是也存在摩擦力大、結構尺寸大、檢修和拆卸更換不方便等缺陷還要有安裝方向，一般唇邊面向壓力高的一側進行安裝但是對于差動連接方式的油缸管路，常采用背對背，面對面的方式安裝密封圈，以保證油缸的推力和行程速度。
展開 O型密封圈的密封原理和特點
O型圈是圓形橡膠圈，是液壓、氣動系統中應用最廣泛的密封件。O形圈可以有圓形、方形、X 形、Y 形橫截面，不同的形狀具有不同的性能和適用性。
01
O型圈的密封原理
O形密封圈是一種雙向密封元件。安裝時，O形密封圈在徑向或軸向的初始壓縮量，決定了O形密封圈的初始密封能力。系統壓力作用于O形密封圈所產生的力，就是其總的密封力；該密封力隨著系統壓力的升高而增大。
在壓力作用下，O形圈的形狀和具有高表面張力的液體相仿。壓力朝各個方向等值傳遞。
O型圈的自封是有限的，當內壓過高時，會出現O型圈的“膠料擠出”現象。
即密封部位因有間隙存在，受高壓作用的O型圈在間隙處會產生應力集中，當應力達到O型圈的料膠不能承受時，料膠就會被擠出來，此時雖然O型圈還能暫時維持密封，但實際已損壞。
因此要嚴格選型。
02
O型圈的特點
1.O型圈的優點
設計簡單，結構小巧，裝拆方便；
適合多種密封形式，動態密封、靜態密封均可用；
O型密封圈斷面結構極其簡單，且有自密封作用，密封性能可靠，靜密封幾乎沒有泄露；
運動摩擦阻力小，適合于壓力交變的場合；
單件使用雙向密封；
尺寸和溝槽已實現了標準化，產品易得，便于使用和購買，價格相對較低。
展開 液壓缸活塞常用密封圈及選用
液壓缸
主要采用密封圈密封，常用的密封圈有o
形、V形、Y形及組合式等幾種，其材料為
耐油橡膠、尼龍、聚氨酯等。
01
O形密封圈
O形密封圈（O-ring）主要用于靜密封。O形密封圈安裝方便，價格便宜，可在-40~120℃的溫度范圍內工作，但與唇形密封圈相比，運動阻力較大，作運動密封時容易產生扭轉，所以一般不單獨用于液壓缸運動密封，可與其他密封件組合使用。
任何形狀的密封圈在
安裝時，必須保證適當的預壓縮量，過小不能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關手冊給出的數據嚴格保證。在動密封中，當壓力大于10MPa時，O形圈就會被擠人間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側設置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，其厚度為1.25~2.5mm，雙向受高壓時，兩側都要加擋圈，其結構如下圖所示。
02
V形密封圈
V形圈（V-ring）的截面為V形，如下圖所示。
V形密封裝置由壓環，V形圈和支承環組成。當工作壓力高于10MPa時，可增加V形圈的數量，提高密封效果。安裝時，V形圈的開口應面向壓力高的一側。
展開 斯特封安裝偏移混合潤滑分析
其安裝過程首先將O形圈放入溝槽內，再將密封環折彎壓緊O形圈，故兩者會發生相對位置偏移，直接影響斯特封的密封性能，甚至造成工況
【行業知識】閥門密封墊該如何安裝？
4、橢圓墊片的密閉應使墊片內外圈相接觸，墊片兩端面不得與槽底相接觸。
5、O形圈的安裝，除圈和槽應符合設計要求外，壓縮量要適當，在保證密封的前提下，壓縮變形率越小越好，可以延長O形圈的壽命。
6、墊片在上蓋前，閥門應處于開啟的位置，以免影響安裝和損壞閥件。蓋時要對準位置，不得用推拉的辦法與墊片接觸，以免墊片發生位移和擦傷。
7、螺栓連接或螺紋連接的墊片的安裝，應使墊片處在水平位置上（螺紋連接的墊片蓋，有扳手位置的不得用管子鉗）。
8、墊片壓緊前，應對壓力、溫度、介質的性質、墊片材料特性了解清楚，確定預緊力。預緊力應保證在試壓不漏的情況下，盡量減小。
9、墊片上緊后，應保證連接件有預緊的間隙，以備墊片泄漏時有預緊的余地。
10、在高溫工作時，螺栓會產生高溫蠕變，產生應力松弛，變形增大，導致墊片處泄漏，需要熱緊；反之，在低溫條件下，螺栓會產生收縮，需要冷松。
11、密封面采用液體密封墊片時，其密封面應清理或進行表面處理。平面密封面應研磨后相吻合，涂布膠粘劑應均勻，要盡量排除空氣，膠層一般為0.1-0.2mm。
12、對螺紋密封采用聚四氟乙烯薄膜生膠帶時，應先將薄膜起點用力拉薄，粘在螺紋面上，然后將起點處多余點膠帶除掉，使粘在螺紋上的薄膜成楔形。
通過上面的介紹，大家知道了密封墊片是如何安裝的。安裝并不復雜，只是需要注意的細節多，細節處理好了，安裝就能順利。正確安裝與否，關系到設備的密封、運行等，所以安裝操作人員應把上面的事項牢記于心，在進行安裝工作時要認真檢查。
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展開 內裝式機械密封典型七個泄漏通道分析及對策
普通單端面內裝式機械密封的典型泄漏通道如圖 12-1 所示有 7 處， 分別為 ：
① 摩擦副端面之間 （ 泄漏點 1 );
② 補償環輔助密封圈處 （ 泄漏點 2);
③ 非補償環輔助密封圈處 （ 泄漏點 3 );
④ 機體與壓蓋結合端面間 （ 泄漏點 4);
⑤ 軸套與轉軸之間 （ 泄漏點 5);
⑥ 碳石墨環有滲漏孔隙以及從鑲嵌件配合面處都可能成為泄漏通道 （ 6、 7)。
以下對各點的具體情況進行分析。
一、 摩擦副端面之間泄漏
1、端面不平
端 面 不 平、 粗糙度未達到要求，或在使用前受到了損傷， 因而產生漏。這時應重新研磨拋光或更換密封環。
2、端面間存在異物
污物未被清除， 裝配時未清洗。此時需清除端面污物重新裝配。
3、安裝不正確
(1) 安裝尺寸未達到安裝工作尺寸的要求， 必須仔細閱讀安裝說明書及附圖， 重新調整安裝尺寸。
(2) 非補償環安裝傾斜， 若為壓蓋安裝偏斜應重新安裝。同時檢查密封環端面與壓蓋端面各點的距離是否一致， 防轉銷是否進入密封環的凹槽中， 防轉銷是否頂到凹槽底部。總裝時壓蓋螺釘要均勻鎖緊。
(3) 端面變形， 碳石墨環彈性模量低， 易變形。一般碳石墨環端面變形原因有如下幾點。
① 合成橡膠O形圈在介質中溶脹，體積增大，碳石墨環受力偶作用而使端面變形。對此， 應更換O形圈材料或調整O型圈過盈量及硬度。
② 壓蓋內夾雜金屬污垢，局部受阻。對此，須清除污垢，清洗壓蓋。
③ 端面分離，彈簧阻塞，如因溫度變化引起介質結晶、積垢，造成端面不能很好地貼合。彈簧被腐蝕而喪失強度也會產生同樣的結果。對于因腐蝕而產生的泄漏， 一般需要改用合適的材料，避免阻塞應改變密封的結構或釆用彈簧外置式機械密封， 從而可避免彈簧被阻塞與腐蝕。
展開 【專業知識】機械密封件知識匯總，拆、裝、選、用，一文全懂！
成型填料密封包括我們常見的O形圈、Y形圈、油封等等。非接觸型密封包括間隙密封、迷宮密封、浮動密封、動力密封、磁流體密封和全封閉式密封。
常用墊圈性能及新材料和新技術
1、常用墊圈性能
使用閥門時，往往根據具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。
（1）橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時不費力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過60℃；氯丁 橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃；橡膠耐油，可用至80℃；氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強，可在150℃介質中使用。
（2）橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。
（3） 塑料平墊圈：塑料的最大特點是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料之冠，不但耐腐蝕性能優異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內長期使用。
（4）聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發揮聚四氟乙烯的優點，同時彌補它彈性較差的缺點，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強密封效果，減小壓緊力。其斷面形狀如圖4-20所示。
（5）石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。它有很好的耐熱性、耐冷性、化學穩定性，而 且貨源豐富，價格便宜。使用時，壓緊力不必很大。由于它能粘附金屬，所以最好表面涂一層石墨粉，以免拆卸時費勁。
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成型填料密封包括我們常見的O形圈、Y形圈、油封等等。非接觸型密封包括間隙密封、迷宮密封、浮動密封、動力密封、磁流體密封和全封閉式密封。
常用墊圈性能及新材料和新技術
1、常用墊圈性能
使用閥門時，往往根據具體情況，更換原帶墊圈。常有墊圈有：橡膠平墊圈、橡膠O形圈、塑料平墊圈、聚四氟乙烯包墊圈、石棉橡膠墊圈、金屬平墊圈、金屬異形墊圈、金屬包皮墊圈、波形墊圈、纏繞墊圈等。
（1）橡膠平墊圈：變形容易，壓緊時不費力，但耐壓、耐溫能力都較差，只用于壓力低、溫度不高的地方。天然橡膠有一定耐酸堿性能，使用溫度不宜超過60℃；氯丁 橡膠也能耐某些酸堿，使用溫度80℃；丁 腈橡膠耐油，可用至80℃；氟橡膠耐腐蝕性能很好，耐溫性能也比一般橡膠強，可在150℃介質中使用。
（2）橡膠O形墊圈：斷面形狀是正圓，有一定的自緊作用，密封效果比平墊圈好，壓緊力更小。
（3） 塑料平墊圈：塑料的最大特點是耐腐蝕性好,大部分塑料耐溫性能不好。聚四氟乙烯為塑料之冠，不但耐腐蝕性能優異，而且耐溫范圍比較寬闊，可在-180℃～+200℃之內長期使用。
（4）聚四氟乙烯包墊圈：為了充分發揮聚四氟乙烯的優點，同時彌補它彈性較差的缺點，做成聚四氟乙烯包裹橡膠或石棉橡膠的墊圈。這樣，既同聚四氟乙烯平墊圈一樣耐腐蝕，又有良好的彈性，增強密封效果，減小壓緊力。
（5）石棉橡膠墊圈：由石棉橡膠板剪成。它的組分是60～80%的石棉和10～20%的橡膠，以及填充劑、硫化劑等。
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