O形密封圈
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-11-08
O形密封圈的視頻教程
ABAQUS分析VL型橡膠密封圈和O型橡膠密封圈
利用ABAQUS分別建立O型密封圈和VL組合密封圈有限元分析模型，計算在四種不同壓縮位移下，橡膠的應力和接觸壓力的分布，研究兩種密封圈的密封性能。
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O形密封圈的實例教程
O形圈密封是典型的擠壓型密封。O形圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設計的主要內(nèi)容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O形圈一般安裝在密封溝槽內(nèi)起密封作用。O形密封圈良好的密封效果很大程度上取決于O形圈尺寸與溝槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。
密封裝置設計加工時，若使O形圈壓縮量過小，就會引起泄漏；壓縮量過大則會導致O形密封圈橡膠應力松弛而引起泄漏。同樣，O形圈工作中拉伸過度，也會加速老化而引起泄漏。世界各國的標準對此都有較嚴格的規(guī)定。
1、O形圈密封的設計原則
1）壓縮率
壓縮率W通常用下式表示：
W= (do-h)/do%
式中 do——O形圈在自由狀態(tài)下的截面直徑（mm）
h ——O形圈槽底與被密封表面的距離，即O形圈壓縮后的截面高度（mm）。
在選取O形圈的壓縮率時，應從如下三個方面考慮：
a.要有足夠的密封接觸面積
b.摩擦力盡量小
c.盡量避免永久變形。
從以上這些因素不難發(fā)現(xiàn)，它們相互之間存在著矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力，但是過大的壓縮率無疑會增大滑動摩擦力和永久變形。而壓縮率過小則可能由于密封溝槽的同軸度誤差和O形圈誤差不符合要求，消失部分壓縮量而引起泄漏。因此，在選擇O形圈的壓縮率時，要權(quán)衡個方面的因素。一般靜密封壓縮率大于動密封，但其極值應小于30%(和橡膠材料有關），否則壓縮應力明顯松弛，將產(chǎn)生過大的永久變形，在高溫工況中尤為嚴重。
O 形圈密封壓縮率W的選擇應考慮使用條件，靜密封或動密封；靜密封又可分為徑向密封與軸向密封；徑向密封（或稱圓柱靜密封）的泄漏間隙是徑向間隙，軸向密封（或稱平面靜密封）的泄漏間隙是軸向間隙。
展開 摘要：橡膠密封圈在現(xiàn)代工業(yè)密封結(jié)構(gòu)中占有重要地位。密封件結(jié)構(gòu)的設計直接影響到整個密封系統(tǒng)的工作，如果結(jié)構(gòu)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(shù)百萬元甚至數(shù)億元的巨大損失，有時還可能造成不可挽回的環(huán)境污染和人員傷害等災難性后果。
比如1971年，蘇聯(lián)聯(lián)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(nèi)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(zhàn)者”號在執(zhí)行代號STS-51-L的第十次太空任務時，因為右側(cè)固態(tài)火箭助推器上面的一個僅僅價值數(shù)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(jīng)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(wèi)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(zhì)；灰色部分為密封槽，金屬材質(zhì)；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質(zhì)。
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(zhì)相對于橡膠材質(zhì)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 O型圈是圓形橡膠圈，是液壓、氣動系統(tǒng)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(tǒng)壓力作用于O形密封圈所產(chǎn)生的力，就是其總的密封力；該密封力隨著系統(tǒng)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(nèi)壓過高時，會出現(xiàn)O型圈的“膠料擠出”現(xiàn)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(chǎn)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(yōu)點
設計簡單，結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便；
適合多種密封形式，動態(tài)密封、靜態(tài)密封均可用；
O型密封圈斷面結(jié)構(gòu)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(xiàn)了標準化，產(chǎn)品易得，便于使用和購買，價格相對較低。
展開 密封是一門非常有意思的專業(yè)，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(yōu)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(huán)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(gòu)模型（請注意單位），網(wǎng)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(shù)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(nèi)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(jié)果如下。
（1）拉伸過程
（2）壓縮過程
展開 密封圈的結(jié)構(gòu)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(yōu)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(xiàn)的。油壓愈大密封性能愈好。
但是也存在摩擦力大、結(jié)構(gòu)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(cè)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形密封圈的最新內(nèi)容
概述
O型圈在密封應用中得到了廣泛使用。本模型采用軸對稱方法對O型圈的密封過程進行模擬。
目標
探究超彈性材料的特性
加深對大型非線性變形的理解
了解軸對稱建模的工作原理
步驟
1、在Ansys Workbench中創(chuàng)建一個靜力結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)。
2、定義超彈性材料。
3、導入O型圈幾何模型。該仿真基于二維方案進行，然后通過旋轉(zhuǎn)得到三維結(jié)果。O型圈與設備的橫截面如圖
基于流體壓力的O型圈密封仿真6個月前
探索超彈性材料的特性
? 增強對大非線性變形的理解
? 了解軸對稱建模的工作原理
? 了解流體滲透壓力的應用
[10] 蔣偉華.基于O形橡膠圈密封的高壓容器設計和研究[D].杭州：浙江大學，2006.
[11] GJB1718A—2005 電子束焊接[S].
文章來源機械制造與自動化. 2023,52(05)
目前常用的密封件由橡膠O形圈、金屬密封圈、彈簧蓄能密封圈以及PTFE密封圈等。
研究內(nèi)容：
PTFE密封圈盡管容易蠕變和老化，但由于其自身良好的化學穩(wěn)定性以及耐高低溫性能，廣泛應用于各大行業(yè)的密封場合，圖1顯示了密封圈壓縮-卸載過程中的密封特性。與橡膠等超彈性材料不同，PTFE密封圈在壓縮過程會產(chǎn)生塑性變形，卸載后不能完全恢復到初始狀態(tài)。
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。
在這個案例中，我們來討論一個橡膠密封圈去合模線、飛邊、毛刺的拋光工藝。這種O型密封圈的材質(zhì)有硅膠、ABS、丁晴膠、氟膠、鐵氟龍、橡膠等，拋光工藝是差不多的。
1. O型密封圈拋光前帶合模線及飛邊毛刺的狀態(tài)
材質(zhì)：
橡膠
外觀：
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(tǒng)壓力作用于O形密封圈所產(chǎn)生的力，就是其總的密封力；該密封力隨著系統(tǒng)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(nèi)壓過高時，會出現(xiàn)O型圈的“膠料擠出”現(xiàn)象。
在高負荷運行中,頻繁調(diào)整螺距除加劇槳葉根部、O形密封圈磨損外,也造成槳葉安裝盤面與槳轂支承面異常磨損。
槳葉安裝盤面軸向磨損使槳葉密封圈的壓縮量減小,加速槳葉密封圈的失效。
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(zhì)；灰色部分為密封槽，金屬材質(zhì)；綠色部分為O形密封圈，橡膠材質(zhì)。
此方式鑲塊與安裝定位板間采用O形密封圈密封，鑲塊端部管頭用堵頭密封或焊接密封。此方式冷卻水密封效果好，不易發(fā)生泄漏，但冷卻水流路徑長，壓強損失大。
