O形密封圈的案例
O形密封圈密封溝槽設計
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現，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 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 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 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 
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 【經驗分享】各種密封方式的失效原因全解
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。
另外，O形密封圈的硬度，溝槽和密封面的粗糙度也影響O形密封圈的密封效果。
填料密封
將富有壓縮性和回彈性的填料放入填料函內，依靠壓蓋的軸向壓緊力轉化為徑向密封力，從而起到密封作用。這種密封方法稱為填料密封，這種填料稱為密封填料。由于填料密封結構形式簡單，更換方便、價格低廉、適應轉速、壓力、介質寬泛而在泵的設計中得到普遍采用。輸送常溫介質時，填料密封一般都設有填料環，其或與泵的高壓腔相通，或外接具有一定壓力的液體介質，可起到冷卻、潤滑、密封或沖洗作用。
由于填料密封是一種接觸密封，因此必然存在磨擦和磨損問題。而磨擦和磨損的大小，主要決定于填料壓蓋的壓緊力。壓力大可提高密封效果，但卻會加大動力消耗和軸套的磨損，反之則會產生較大泄漏。因此應根據泄漏量大小和泄漏介質的溫度對壓蓋的壓緊力進行調整，必要時應對填料進行更換或補充。填料密封的合理泄漏一般為10-20ml/min。
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
液壓缸活塞常用密封圈及選用
液壓油缸活塞
上的密封，其的密封性能好壞，是與活塞的使用效果息息相關的。如果密封性能不好的話，那么是會影響到活塞的使用性能和使用壽命。嚴重的話，還會影響到液壓油缸的整體使用及壽命。所以，我們要重視液壓缸活塞的密封。
液壓油缸活塞
的密封，通常是安裝在活塞上的，主要是用來對活塞與油缸缸筒之間的間隙進行密封，從而避免液壓油出現泄漏等問題。對密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小，耐油，抗腐蝕，耐磨，壽命長，制造簡單，拆裝方便。
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。
展開 金屬軟管接頭需要注意
3、流體的種類、溫度
根據流體，適合的本體材質、密封材質是不同的。因為在分離時除兩路開關型以外，有流體從配管內流出。推薦鋼鐵制的，是水的則選黃銅的或者不銹鋼制的。
4、安裝的外形、尺寸
請確定快速接頭的型號和材質，并指定相應于配管特性的裝配外形及尺寸。例如，快速接頭是空氣的。油壓用的快速接頭是5.0Mpa(51kgf/cm2)-68.6Mpa(700kgf/cm2)之間形成系列化，相應于耐壓特性，快速接頭的構造也是不同的。
5、快速軟管接頭的使用環境
結合使用環境的濕度前提、塵埃的狀況，以及輕易侵蝕等使用環境，來考慮選定快速接頭的種類、本體材質、密封材質。
利用接管與管子焊接。接頭體和接管之間用O形密封圈端面密封。結構簡單，易制造，密封性好，對管子尺寸精度要求不高。要求焊接質量高，裝拆不便。工作壓力可達31.5MPa，工作溫度-25～80℃，適用于以油為介質的管路系統.
卡套式管接頭 利用卡套變形卡住管子并進行密封，結構先進，性能良好，重量輕，體積小，使用方便，廣泛應用于液壓系統中。工作壓力可達31.5MPa，要求管子尺寸精度高，需用冷拔鋼管。卡套精度亦高。適用于油、氣及一般腐蝕性介質的管路系統
焊接式接頭體 利用接管與管子焊接。接頭體和接管之間用O形密封圈端面密封。結構簡單，易制造，密封性好，對管子尺寸精度要求不高。要求焊接質量高，裝拆不便。工作壓力可達31.5MPa，工作溫度-25～80℃，適用于以油為介質的管路系
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展開 基于流體壓力的O型圈密封仿真 ￥5
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
Ansys 案例研究 | O型圈密封分析
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中創建一個靜力結構分析系統。
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，然后通過旋轉得到三維結果。O型圈與設備的橫截面如圖1所示。
圖 1. O型圈軸對稱橫截面示意圖
4、將材料賦予幾何模型。
5、對幾何模型進行網格劃分，采用多區域法。
6、定義分析設置并指定邊界條件。固定底部部件，并將頂部部件向下移動2毫米（圖2）。在O型圈與其他兩個部件之間定義接觸。開啟大變形選項，并定義至少50個子步以確保收斂。
圖2. 邊界條件
7、運行仿真并查看結果。該仿真基于二維軸對稱模型進行求解，在查看結果時，通過對稱擴展功能繞Y軸旋轉擴展顯示為三維效果。O 型圈變形后的總位移云圖如圖 3 所示。
圖3. 總位移云圖
總結
本仿真展示了O型圈密封的過程原理。仿真中使用了超彈性材料和大變形設置。此示例還演示了如何應用軸對稱分析來簡化仿真過程。
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基于SOLIDWORKS Simulation的O型橡膠密封圈有限元模擬
O型橡膠密封圈因為價格便宜，制造簡單，功能可靠，并且安裝要求簡單，O形環是在機械設計中最常見的密封件。有限元模擬手段可以對O型橡膠密封圈的工況響應做出正確的描述，為設計工程師針對O型橡膠密封圈的選擇與密封性能是否達標提供理論依據。
一、問題描述
如圖1所示，部件的剖面為部件裝配的最終狀態，支柱零件的高度與黑色樹脂件的自然高度一致，螺栓使鈑金板與支柱零件連接，鈑金板零件的卡位壓緊黑色樹脂件，樹脂件壓緊O型橡膠密封圈。關注問題：（1）O型橡膠密封圈壓縮狀態的接觸壓力；（2）鈑金板在橡膠圈的壓縮狀態，受力的形變量。
圖1
二、模型簡化處理
有限元分析模擬就是將實際的工況問題用適當的模型描述。幾何體模型與分析軟件設置屬性、邊界條件一起用有限的單元網格來離散，構建出一個數值計算模型。從實際分析的問題到一個合適、準確的數值計算模型，就是模型的前處理。
圖2
因為涉及到橡膠材料的接觸變形，這是材料非線性、接觸、大形變的非線性分析類型問題。其次螺母的鎖緊過程是緩慢的，可以定性為靜態分析問題。如果直接運用靜態非線性那么計算規模會很大。根據關注問題需要，可以設置兩個算例，一個靜態非線性分析得到密封圈接觸壓力、反作用力，如圖3所示。一個靜態線性算例分析鈑金的變形。根據分析關注信息與分析類型判斷選擇最終模型簡化如圖4所示。
圖3
圖4
三、分析設定
1.靜態非線性分析
因為材料屬性，結構的特點，工況狀態360°圓周對稱。
展開 簡析液壓系統泄漏的原因及修理
擋圈孔與推桿的配合間隙的大小影響，如過大會導致推桿推動閥芯時，油容易從閥體的接觸面與桿間隙處滲漏出來，油塞螺紋泄漏是因填料過少或安裝不正確引起密封不良。節流閥和調速閥，主要是調壓手柄，結合面，壓蓋螺紋，油塞螺紋等處造成泄漏。壓蓋螺紋處漏油也是因為o形密封圈溝槽位置和形狀大小尺寸不對。調節手柄處漏油主要是由于調節桿上的o 形密封圈不耐油損壞起不到密封作用。
解決措施：
①通過提高換向閥推桿與擋圈的裝配精度， 減小間隙，提高密封性。
②換向閥接觸面泄露要對封密溝槽尺寸要嚴格控制。
③節流閥和調速閥的泄露主要檢查更換調節桿，使桿上的密封圈溝槽底徑尺寸配合要合適不要太或小， 并換上耐壓、耐油、耐高溫.的密封圈。
④調速閥和節流閥的壓蓋泄露的改進方法是采取更換溝槽位置或添加密封膠的方法。即在壓蓋的端面重新加工出一個o 形密封圈溝槽，注意溝槽尺寸，以增加密封圈提高密封性，還可以在結合面上加密封膠進行密封。
(2)元件接合面間的漏油。各種接合面漏油的原因有的是安裝不合理造成，在裝配時沒有合適的工裝，接觸面的平面度沒有達到要求，在裝配過程中把密封環沒有安裝到位被壓損壞。解決措施：(1)在設計過程中要考慮總體布置，更要注意到泄露油道的總出口應放置在安裝板的最低位置，讓系統內部的泄漏油能自上而下順利的流入油箱，防止環境污染油脂。(2)提高結合平面平面的加工精度，通過磨削將平面精度提高滿足平面精度的要求，在裝配過程前對要對各種閥體進行清洗，不準上面沾有其它雜質等污物。
3 管接頭的漏油
管接頭在的漏油液壓系統中比較常見， 所占的比例也很高。
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一、O型圈是一種斷面形狀為圓形的密封元件，它廣泛用于各種機械設備中，在一定溫度、壓力及不同的液體或氣體介質中起到密封作用。與其它密封圈相比，具有如下的優越性能：
①、密封部位結構簡單，安裝部位緊湊，而且重量較輕。
②、有自密封作用，往往只用一個密封件便能完成密封效果。
③、密封性能好，用作靜密封時幾乎沒有泄漏，用作動密封時，只在速度較高時才有些泄漏。
④、運動摩擦阻力很小，對于壓力交變的場合也能適應。
⑤、尺寸和溝槽已標準化，成本低，產品易得，便于使用和外購。
與其它密封圈相比，也存在下列三個問題：
①、起動時的摩擦阻力大。
②、用作氣動裝置的密封時，必須加潤滑油，防止磨損。
③、對偶合配件，如運動面、溝槽、間隙等的加工尺寸及精度要求很嚴。
O型圈的結構設計原理
因為O型圈是安裝在各種溝槽中使用，現將安裝溝槽情況列于表4-1-3。
壓力與密封間隙
O型圈一般是由壓縮所產生的回彈來進行密封的，但隨著壓力的增加，其被擠入密封濁隙而產生形狀變化，如圖4-1
為了使O型圈具有良好的密封作用并延長使用壽命，必須使O型圈的安裝溝槽和密封部位的間隙設計恰當，當間隙過大時O型圈在油壓的作用下擠間隙，造成損傷，從而引起泄露。
展開 O型圈密封選擇、溝槽設計及失效分析（轉自液壓那些事）
O型圈密封選擇、溝槽設計及失效分析（轉自液壓那些事）
