O型密封圈综述(内含中国美国法国日本标准)

O型密封圈综述（内含中国、美国、法国、日本国家标准）一、O型圈概述1、特点：（1）、结构尺寸小、装拆方便；（2）、适合多种密封形式：静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏；（3）、使用单件O型密封圈，有双向密封作用；（4）、动摩擦阻力小；（5）、价格低廉；（6）、工作压力范围：1.333×10³Pa的真空到400MPa的高压；（7）、温度范围：-60°C到200°C.（8）、适合各种用途材料，尺寸和沟槽都已标准化，互换性强（9）、适合多种运动方式：旋转运动、轴向往复运动或组合运动（例如旋转往复组合运动）（10）、适合多种不同的密封介质：油、水、气、化学介质或其它混合介质（11）、通过选用合适的橡胶材料和适当的配方设计，实现对油、水、空气、煤气及各种化学介质有效的密封作用。（12）、材料品种多，可以根据不同的流体进行选择：有丁腈橡胶（NRB）、氟橡胶（FKM）、硅橡胶（VMQ）、乙丙橡胶（EPDM）、氯丁橡胶（CR）、丁基橡胶（BU）、聚四氟乙烯（PTFE）、天然橡胶（NR）等2、适用标准：GB3452.1-92《液压气动用O形橡胶密封圈尺寸系列及公差》GB3452.2-87《O形橡胶密封圈外观质量检验标准》GB3452.3《液压气动用O形橡胶密封圈沟槽尺寸和设计计算准则》HG/T2579-94《O形圈橡胶材料第一部分：用于普通液压系统》JISB2401-1991《O形圈》大部分国家对O形密封圈都制定系列产品标准，其中美国标准（AS568）、日本标准（JISB2401）国际标准（ISO3601/1）较为通用。O型圈标准一览表标准O型圈截面直径W美国标准AS568英国标准BS15161.782.623.535.337.00日本标准JISB24011.92.43.13.55.784国际标准ISO3601/1德国标准DIN3771/1中国标准GB3452.11.82.653.555.307.00优先的米制尺寸1.01.52.02.530.3.54.04.55.05.56.07.08.010.012.0美国标准AS568（900系列）1.021.421.631.831.982.082.212.462.953.003、主要应用：径向静密封：例如衬套、封盖、导管、缸。轴向静密封：例如法兰、平板、顶盖。动密封情况：推荐用于中等使用工况，要受到其密封的速度和压力的限制：密封往复运动的活塞、活塞杆、柱塞等密封在传动轴、主轴、旋转导杆等上慢速的摆动、转动或螺旋运动4、密封机理O形密封圈是一种自动双向作用密封元件。安装时其径向和轴向方面的预压缩赋与O形密封圈自身的初始密封能力。它随系统压力的提高而增大。（A）无压缩状态（B）无压力作用下的压缩状态（C）压力作用5、性能参数静态密封动态密封工作压力无挡圈时，最高可达20MPa无挡圈时，最高可达5MPa有挡圈时，最高可达40MPa有挡圈时，较高压力用特殊挡圈时，最高可达200MPa运动速度最大往复速度可达0.5m/s，最大旋转速度可达2.0m/s。温度一般场合：-30℃～+110℃；特殊橡胶：-60℃～+250℃；旋转场合：-30℃～+80℃介质见《橡胶密封件原料特性表》。6、橡胶密封件特性橡胶密封件原料特性PROPERTIESOFSEALELEMENTMATERIALSELEMENTMATERIALSCOMMONNAME原材料一般名称NITRILE丁腈橡胶NEOPRENE氯丁橡胶SILICONE硅橡胶FLUORO-ELASTOMER氟橡胶ETHYLENE-PROPYLENE乙烯-丙烯橡胶ASTMDESIGNATION美国材料实验标准名称NBRRCRCSISFKMVEPDMETEMPERATUREPROPERTIES温度特性RANGE℃温度范围摄氏-40～+120-30～+110-70～+190-40～+200-40～+150WEATHER抗风化性能GEEEEFLAME抗火焰性能PQEEEMECHANICALPROPERTIES机械特性TENSILESTRENGTH延展性EGPEFELONGATION伸张度GGPGGCOMPRESSIONSET还原度EFEGFRESILIENCE弹性GGPFGABRASION抗磨性EEFGFIMPACT防冲击性FGFGGTEAR抗撕裂性GGFFFELECTRICAL绝缘性FFGFFENVIRONMENTALPROPERTIES环境特性LUBRICANTS润滑脂EGGEEIND.FLUIDS工业流体GGFEPCHEMICAL化学品FFGEFOZONE臭氧PGEEEACID酸类FGGEGALKALI碱类FGFGGALCOHOLS酒精类GFEEFWATER水GFGGGRADIATION辐射FFGGGSTEAM蒸汽GFGGGE=EXCELLENT(优良)；G=GOOD(良好)；F=FAIR(一般)；P=POOR(不良)E=EXCELLENT（优良）G=GOOD（良好）F=FAIR（一般）P=POOR（不良）NOTE:Theaboveindicateddataaregeneralsuitabilityofeachelement,Somevariationcanbeoccurredbydifferentmaterialcompounding.注：上述指示数据一般适用上列元素，不同的混合物会出现一些其它变化。二、O形密封圈选择应考虑的因素1、工作介质和工作条件：在具体选取O形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。还须终合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件。若用在旋转场合，须考虑由于磨擦热引起的温升。不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样，见《橡胶密封件原料特性表》。O形圈的材质选用主要由使用时的工作条件决定，包括介质类型、工作温度、压力、范围等。常用的材料类型有：----橡胶类材料：如丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、乙丙橡胶(EPDM)、氯丁橡胶(CR)等，----塑料类材料：如聚四氟乙烯(PTFE)等，----金属类材料：应用于超高压状况----组（复）合材料：如硅橡胶或氟橡胶外包PTFE、橡胶外喷涂PTFE等O形圈常用材料性能及应用一览表材料ISO1629ASTM1418使用条件主要特性适用范围丁腈橡胶NBRNBR耐油耐压耐矿物油，耐磨性好广泛应用于一般性的液压和气压密封，不适宜在阳光和紫外线的照射下工作。使用温度-25℃～+130℃氢化丁腈橡胶HNBRHNBR耐油耐压耐磨对各种汽油、石油基液压油、燃油、润滑油等具有极高的抗耐性。同时具有高弹性、低压变，耐老化性能优异等特点。用于耐油、耐高低温，可在-55℃～135℃范围内正常使用，短时高温可达150℃氟橡胶FKMFKM耐热耐油耐热性、耐油性、耐药品性很好。广泛使用于高温液压设备，真空设备，用途很广。使用温度-25℃～+220℃硅橡胶VMQVMQ耐热耐寒耐热、耐寒性能特别优异，但机械强度低，耐磨性抗扯裂性差，对于某些油类的耐油性差，在一些液压油中容易膨胀。在激烈运动的情况下不能使用，特别适宜作耐寒，耐热的固定密封之器件。使用温度-93℃～+230℃乙丙橡胶EPDMEPDM耐化学药耐水性、乃极性溶剂、耐无机药品性（特别是无机酸）好，适用于磷酸酯类的液压油，特别不怕高压水蒸汽。使用温度-40℃～＋150℃品、药剂但耐油性差。氯丁橡胶CRCR气压耐磨性、耐风化性和耐油性能好，但在苯胺点低的矿物油中易膨胀用于液压密封时，只适用于苯胺点高的液压油，特别适用于阳光照射下的气动机械，其弯折性好，最适宜制作隔膜式密封元器件。使用温度-30℃～+120℃丁基橡胶IIRIIR耐化学药品、药剂耐药品性（特别是无机酸好，气体渗透性小，适宜于作真空密封件材料在一般矿物油中不能使用只适用于气压、真空、盐酸硫酸等无机酸中。使用温度-50℃～+150℃聚丙烯酸脂胶ACMACM耐油、耐高温耐温、耐磨性好，耐碱、耐水性比NBR差。价格较NBR高使用温度-40℃～+150℃聚四氟乙烯PTFEPTFE超低高温、高压具有介质相容性、工作温度范围宽，承压范围大，但价格昂贵。除水以外的各种介质，温度范围可取-190℃～+250℃2.密封形式按负载类型可分为静密封和动密封；按密封用途可分为孔用密封、轴用密封和旋转轴密封；按其安装形式又可分为径向安装和轴向安装。径向安装时，对于轴用密封，应使O形圈内径和被密封直径d2间的偏差尽可能地小；对于孔用密封，应使其内径等于或略小于沟槽的直径d1。轴向安装时,要考虑压力方向.内部压力时,O形圈外径应比沟槽外径d3约大1～2％；外部压力时,应使O形圈内径比沟槽内径d4约小1～3％。三、影响密封性能的其它因素1、O形圈的硬度O形圈材料硬度是评定密封性能最重要的指标。硬度决定了O形圈的压缩量和沟槽最大允许挤出间隙。由于邵氏A70的丁晴密封都能满足大部分的使用条件，故对密封材料不作特殊说明，一般提供邵氏A70的丁晴橡胶。2、挤出间隙最大允许挤出间隙gmax和系统压力、O形圈截面直径以及和材料的硬度有关。通常，工作压力越高，最大允许挤出间隙gmax取值越小。如果间隙g超过允许范围，就会导致O形圈被挤出损坏。最大允许挤出间隙gmax压力MPaO形圈截面直径W1.782.623.535.337.00邵氏硬度A70≤3.500.080.090.100.130.15≤7.000.050.070.080.090.10≤10.500.030.040.050.070.08邵氏硬度A80≤3.500.100.130.150.180.20≤7.000.080.090.100.130.15≤10.500.050.070.080.090.10≤14.000.030.040.050.070.08≤17.500.020.020.030.030.04邵氏硬度A90≤3.500.130.150.200.230.25≤7.000.100.130.150.180.20≤10.500.070.090.100.130.15≤14.000.050.070.080.090.10≤17.500.040.050.070.080.09≤21.000.030.040.050.070.08≤35.000.020.030.030.040.04注：1、当压力超过5MPa时，建议使用挡圈；2、对静密封应用场合，推荐配合为H7/g6。3、压缩永久变形评定O形圈密封性能的另一指标，即该材料的压缩永久变形。在压力作用下，作为弹性元件的O形圈，产生弹性变形，随着压力增大，会出现永久的塑性变形。压缩永久变形d可由下式确定：式中：b0-原始厚度（截面直径W），b1-压缩状态下的厚度，b2-释放后的厚度通常，为防止出现永久的塑性变形，O形圈允许的最大压缩量在静密封中约为30％，在动密封中约为20％。4、预压缩量O形圈安装在沟槽里，为保证其密封性能，应预留一个初始压缩量。对于不同的应用场合，相对于截面直径W的预压缩量也不同。通常，在静密封中约为15％～30％，而在动密封中约为9％～25％。具体可参照下面图表进行选择。5、拉伸与压缩将O形圈安装在沟槽内时，要受到拉伸或压缩。若拉伸和压缩的数值过大，将导致O形圈截面过度增大或减少，因为拉伸1％相应地使截面直径W减少约为0.5％。对于孔用密封，O形圈最好处于拉伸状态，最大允许拉伸量为6％；对于轴用密封，O形圈最好延其周长方向受压缩，最大允许周长压缩量为3％。6、O形圈用作旋转轴密封O形圈也可用作低速旋转运动及运行周期较短的旋转轴密封。当圆周速度低于0.5m/s时，须考虑拉长的橡胶圈受热后会收缩这一现象，故选择密封圈时其内径要比被它密封的轴径约大2％。密封圈安装在沟槽后，导致密封圈受到径向压缩，O形圈圈在沟槽中形成微量波纹状，从而改善了润滑条件。7、安装压缩力安装时，压缩力跟初始压缩的程度和材料硬度有关。下面图示为每厘米密封周长上的单位压缩力和截面直径间的关系，用以估算安装O形圈时所需的总力大小。液压/动密封：预压缩允许范围液压、气动/静密封：预压缩允许范围气动/动密封：预压缩允许范围和材料有关的O形圈