密封圈的設(shè)計ppt課件

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1、密封設(shè)計 防塵圈的設(shè)計 等高Y形圈的設(shè)計 不等高Y形圈的設(shè)計 V形圈的設(shè)計 蕾形圈、鼓形圈的設(shè)計 斯特封、格萊圈的設(shè)計 防塵圈的設(shè)計 z E 口6 2 r I 防塵圈的跟部尺寸寬度s x 防塵圈唇口過盈 產(chǎn)殆同度 公稱斷面W 4 5 7.5 10 跟部斷面S 3.5 4.3 6.5 8.7 過盈量 0.8 1 1.25 1.5 20% 20. 00% 16. 67% 15. 00% 產(chǎn)品高度 8 10 14 18 4 密封的分類 動密封 往復密封 迫緊密封(擠壓形密封) O形圈.鼓形圈.蕾形圈.山形圈.D

2、形圈.組合密封 I =11 |"=| 旋轉(zhuǎn)密封 唇形密封 旋轉(zhuǎn)油封 有骨架■無骨架油封,有簧.無簧油封,單盾.雙盾油封 機械密封 靜密封 O形圈.方形圈.組合墊片.金屬墊片 Sealing Process 密封原理 AP = P - P;I Sealing Process / 密封原理 For application where no leakage is allowed, a contact sealing element is used? 實際應用中,當不允許有 泄漏發(fā)生時,那么就必須 應用一個盛封索統(tǒng)。 Sealing

3、 Process / 密封原理 1 Uninstalled O-Ring / O型圈安裝前 2 O-Ring installed / O型圈安裝后 3 Installed O-Ring with pressure / O型圈安裝后受力狀況 Sealing Process / 密封原理 Dichtung f Seal I I | I Gegenf I II 丨 I Gegenflache i Opposing surface Stromungslinien Flow lines As a result of contacting loads, the el

4、astic seal is pressed against the sealing surface / 密封件因受力 而貼緊密封表面,從而起到密封的效果 D廊 Finite Elements Analysis 有限元結(jié)構(gòu)分析 (Radial stress distribution) 徑向壓力分配情況 Primary lip/主密封唇 EXAMPLE/ 舉例: Medium under essure / 受壓 介質(zhì) Profile under pressure loading /承受壓力狀態(tài) ? Y Seal is the same sealing process

5、 as O-Ring / Y型圈的 密封原理與O型圈相同 ? Contact stress determined with FEA/Y型圈的內(nèi)部壓力分 布情況 ? Zero leakage can only be done at ideal situation / 零泄 漏只可在理想狀態(tài)下實現(xiàn) 13 7/佟幾 -「宀 it ? a - *p ? ha 「5 月 12I “ 7/////a Druckabfall. StillSt6h&nd Stangs Pressure drop, siatlonary rod //////// 日附2 / Krei^ing^tt

6、 Fig 21 C血曲r gap 兀d Ap h? 12 ni h — "/ V 7Z /〃〃/// Bew&flg $ngo in die Riehldvlg dfl DrtJCkablalls Rod nwvlng in Its direction of falling pressur-9 /////// = Q^ + €fi 〃//? V Ggwog 遇 Slangs enl- gegen der Rlchiung des Dr^cKatJfa^ls Rod moving against lhe pressuGdrop SUd

7、 2.5 EintluO cter Gescliwindigkeit at// 伽 Lg詢gm eines K/gisri存gsp^M&s、 figure 2.5 (f)ftU8nce of vetoefty on fe^age flaw through a ciicular gap. 臨界油膜厚度喙希執(zhí)嚴 靜密封的密封機理 X靜密封是依靠封閉結(jié)合面間的間隙以實現(xiàn)密封作用,不需要考慮摩擦 與磨損。密封表面的泄漏是由密封圈的材料性質(zhì)、配合表面的加工精 度、粗糙度和壓緊程度決定的。使用橡膠和軟金屬等類材料,用較小 的壓緊力就可以完全壓緊,從而阻止流體的泄漏;對于較硬的金屬墊 圈,有時使用

8、較大的壓緊力不能完全壓緊,以致密封性差,但如降低 表面粗糙度,增加表面真實接觸面積,用較小的壓緊力也可以改善密 封性能。 〉為使密封圈在流體壓力作用下保持密封,通常在設(shè)計時規(guī)定極限密封 比壓值5此極限密封比壓是指密封圈在流體壓力作用下仍能保持密封 可靠性時的比壓。考慮到密封力與內(nèi)壓力之間的定性關(guān)系(局部非線 性),實際使用時應該使初始密封力達到與極限比壓相當?shù)臉O限比壓以 上,使用時才較為安全。 3.密封機理 X動密封的密封機理 動密封不能單純依靠封閉結(jié)合面間的間隙來實現(xiàn)密封,因為結(jié)合 面間的間隙密封得愈緊密,對偶表面相對運動時的摩擦阻力就愈 大,導致結(jié)合面發(fā)熱,影響潤滑油膜的形成,使

9、密封很快失效。 因此,對動密封作用機理的研究,集中在結(jié)合面間形成與保持潤 滑油膜的機理方面,這樣既可保持密封,又不致于有過大的摩擦 力。 常用密封件介紹 1. O型圈 2. O型圈密封機理 O形圈是一種典型的具有自密封作用得壓縮型密封件,主要作壓縮密封使用。O形圈安裝在溝槽和 被密封面之間,有一定的壓縮量,由此產(chǎn)生的反彈力給予被密封的光滑表而和溝槽底而以初始的壓縮 應力,從而起預密封作用(若O形圈無壓縮量,O形圈不與被密封而和溝槽底面緊密接觸,流體就可能 浸潤O形圈截而周邊而喪失任何密封作用)。當有內(nèi)壓作用時,O形圈被推向溝槽另一側(cè)而擠壓成D形 ,并把壓力傳遞給接觸而。內(nèi)壓力越大,

10、O形圈變形就越大,從而傳遞給接觸面的壓力就越大,密封 作用也越大。這種由流體壓力自動增強密封效果的作用,叫做自密封作用。 O型圈如果壓縮量太小,初始接觸壓力很小,最大接觸壓力也不會太大,則密封安全系數(shù)就很?。?如壓縮量過大,則O型圈可能加大壓縮應力松弛作用和永久變形量,反而影響O型圈的使用壽命,將 導致早期喪失彈性造成泄漏而失效。另外,對往復運動來說,壓縮量越大,摩擦力就越大,功率的損 失和密封面的磨損就越大。因此,各種密封方式選用合適得壓縮量至關(guān)重要。 3. 壓縮量計算 對氣動動密封壓縮量4?15%, —般驗算以9%計; 對液壓動密封壓縮量7~17%, —般驗算以13%計; 對靜密

11、封壓縮量11?20%, —般驗算以15%計。 ?常用密封件介紹 4. O形圈標準 O形圈目前有45、180兩種分模面。一般來講,45。分模面主要用于動密封,180用 于靜密封,PARKER不分。 在實際應用中常見標準及斷而尺寸 標準號 截面規(guī)格 備注 GB1235-76 1.9、2.4、3.1、3.5、5.7、&6 標注外徑 GB3452.1-82(92) 1.8、2.65、3.55、5.3、7.0 標注內(nèi)徑 AS568A、Parker2-系列 1.78、2.62、3.53、5.33、6.99 標注內(nèi)徑 JISB2401、Parker P、G 系列 1.

12、9、2.4、3.5、5.7、8.4 標注內(nèi)徑 5. O形圈密封利弊 1) 結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、價格低廉; 2) 用于動密封時安定性差; 3) 起動摩擦力大,有粘滯現(xiàn)象; ?用于旋轉(zhuǎn)時,由于焦耳效應對轉(zhuǎn)軸摩擦和磨損非常劇烈。 X 2?唇形密封 唇形密封圈是指將密封圈的受壓面制成唇形并具有壓力強 化密封作用的一類密封圈。結(jié)構(gòu)形式有V、U、Y、L、J形 及各種特殊形狀。在材料上主要是橡膠、夾布橡膠、皮革、 聚四氟乙烯及金屬。唇形密封圈主要用于往復運動密封, 其中有些類型也可以用于低速旋轉(zhuǎn)密封或靜密封。 2.2密封機理 橡膠唇形密封圈的密封原理是依靠裝填在密封腔體中的預 緊

13、力,以其唇邊緊貼密封腔體表面,阻塞泄漏通道而獲得 密封效果。在介質(zhì)壓力作用時,唇邊進一步貼緊密封腔體 表面從而增強阻塞泄漏通道的密封效果。 唇形密封圈具有比擠壓型密封更顯著的自密封作用。 x 2.1壓縮量計算(略) 2.2唇形密封標準(參見樣本) X 2.3 唇形密封利弊 x X X X X 1) 優(yōu)良的自密封作用,無論用于低壓或高壓,起密封 效率都很高;而且對磨損有一定的補償作用,不致過 快的泄漏; 2) 良好的形狀穩(wěn)定性和較低的摩擦阻力,在往復運動 中不易造成扭轉(zhuǎn)損害; 3) 在液壓系統(tǒng)中具有控制流體薄膜的特殊性質(zhì)、潤滑 性良好; 4)適合做大直徑的往復運動密封

14、件; 5)采用橡膠/塑料(尼龍、聚甲醛、聚四氟乙烯等)復合 結(jié)構(gòu),可使這類密封圈具有很寬的耐壓范圍和較長的 工作壽命。 20 常見的密封圈損壞形式 21 影響密封性^邑的各種因素 ? ? ? $,?|3 X 酉己合表 的材料和粗糙度 ■與密封彳牛配合表面的材料和粗糙度在很大 程度上影響密封件的壽命及其密封功能 材料: 。硬配合表面:鋼,表面鍍鋸的鋼,鑄鐵 ?軟配合表面:不銹鋼,有色金屬,銅 表面粗糙度 RaO.1-1.6 u m .?與加工方法有關(guān),例:冷拔,車,磨

15、,玉行磨,滾壓 影響豁封片生脅邑的務(wù)種因素 ——縫隙寬度 20 # # # 注:由于縫隙寬度過大,或表面粗糙度造成根部咬傷。 影響密封4主負皂的務(wù)不中因素 ■ >? ?當密封件與滑動面的相對速度在0?lm/s至0. 5ni/s之間時,密封效果最好。 ■當逮度大于0- 5m/s吋,密封件因摩擦發(fā)熱,局部可能產(chǎn)生很高的溫度。 ■當速度小于0. 05m/s時,?摩擦力加大,特別在高溫情況下會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。其原因是密扌 在滑

16、動面上做低速相對運動時,停止與滑動現(xiàn)象交替出現(xiàn)。 ?在低速和高速工況下,推薦使用聚四氟乙烯(PTFE)密封件。 ? ? ? PTFE材料的摩擦系數(shù)很小,無爬行現(xiàn)象7耐髙溫和低溫。 22 影響豁封“生生豈的 各干中 因 素 ? ? ? ? ? ——溫度 介質(zhì)溫度利環(huán)境溫度在很大程度上決定密封材料的選擇。 ?「 i 對于密封件的功效和液壓油的穩(wěn)定性來說,最佳溫度范圍為+40度至+80度 ■ ■ ■隨溫度的升高,密封材料的塑性增加,形狀穩(wěn)定性降低,介質(zhì)粘度變小,這一切導致密封 的磨損加劇。 —般來說,當溫度超過100度時,需要應用特別的材料,例如氟橡膠(F

17、KM)或聚四就乙烯 (PTFE) o ■ ■密封材料在低溫下硬度增加,彈性降低。當溫度低于-40度時,可應用耐低溫的丁膳膠 (NBR)材料。 22 影響海封4主矣巨60務(wù)年中因義 ——工作壓力 ?系統(tǒng)壓力和油缸直徑?jīng)Q定液壓缸壓力的大小,壓力是選擇密封 1型號和材料時的首要考察參數(shù)。 1 犬多數(shù)液壓缸的工作壓力在16血沁到25Mp&之間o (普通油缸) ■礦山機械和重型工程機械上的液壓缸的工作壓力可達40Mps ■特別在工程機械中,會出現(xiàn)短期的壓力峰值。該壓力峰值可達 到工作壓力的好幾倍,在選擇密封時要考慮這一點。 ?密封件的基本要求 通過對密封機理的分析

18、,可以得出對密封件材料的基本要求: 1) 耐壓性(抗擠出性); 2) 耐磨性: 3) 耐溫性: 4) 髙彈性(自封性、隨動性): 5) 低摩擦; 6) 耐介質(zhì)性; 。耐壓性 密封件主要是依靠封閉結(jié)合而間的間隙以實現(xiàn)密封作用,不可避免地承受著密封壓力 對其向間隙擠岀的作用,英抵抗擠出的能力取決于材料本身的強度。其解決途徑有4種: 1) 減小密封間隙 2) 提高材料強度,如聚氨酯對丁睹橡膠; 3) 加裝擋圈; 4) 采用合理的幾何形狀 ?耐磨性 密封圈是通過于密封表而的緊密配合,利用密封廚的犁削作用將汕膜拭下而實現(xiàn)密封 的,改善密封件耐磨性的方法如下: 1) 提髙材料

19、強度: 2) 設(shè)訃合適的唇口形式,控制唇口接觸寬度: 3) 改善密封表面的加工質(zhì)量:合理的粗糙度范U(粗糙度大于Ral.6u m時,摩擦系 數(shù)很大?粗糙度小于Radium時,難以保持潤滑油膜,摩擦系數(shù)反而增大).合 理的加工方式: 。隨動性 隨動性主要表現(xiàn)在動密封的過程中,由于存在加工及受力作用等因素的影響,密封表 而的移動軌跡會呈現(xiàn)非直線性,其密封間隙會忽大忽小,若密封件不能隨機進行補償?shù)脑? 將會造成泄漏。密封件的隨動性可以依靠英本身的彈性來實現(xiàn),但也可通過采用合理的截 而形狀來改善其跟隨性 ?其他參見材料部分 ?小結(jié) 解決機械產(chǎn)品泄漏的基本方法有以下5種: 1) 減小密封部位內(nèi)外壓差; 2) 在密封配合面保持一層潤滑膜; 3) 消除引起泄漏的流體流動原因; 4) 增加泄漏部位流體流動阻力; 5) 將泄漏的流體引向無害的方向或使之流回貯槽。 通過如上分析,得出對密封件的基本要求如下: 1) 在一定的流速、壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能和耐介質(zhì)性能; 2) 對于動密封,要求摩擦阻力及摩擦系數(shù)小,且穩(wěn)定; 3) 工作壽命長,在工作過程中磨損少;磨損后,在一定程度上能自動補償其磨損量。 26

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