Sealing · o-ring gland
O 型圈沟槽与压缩率
密封靠的是恰到好处的一压:压少了漏,压多了老化。真正决定成败的不是线径本身, 而是槽深与线径之比、安装时的拉伸和槽内留给橡胶溶胀的空腔。
沟槽截面
孔用 · 静密封密封参数
PISTON / STATIC三个比例,决定这条密封能不能用
拉伸看装配,压缩看密封,填充看寿命。三者互相牵制:想把压缩率调大,就得加深沟槽,但槽深一变,填充率也跟着变。
1. 径向压缩率 ε
O 圈被压扁的程度。静密封常取 15%–30%,动密封取 10%–20%。低于下限密封比压不足,高于上限则装配困难、永久变形加快。
ε = (d₂ − h) ÷ d₂ × 100%
d₂ 线径,h 槽深(mm)
2. 安装拉伸率 δ
O 圈套上槽底后被撑大的比例。宜控制在 0–5%,超过 5% 截面会变细、压缩量被吃掉;负拉伸则会在槽内堆积扭曲。
δ = (D安 − d₁) ÷ d₁ × 100%
孔用 D安 = D − 2h,轴用 D安 = D
3. 截面填充率 φ
O 圈截面积占沟槽截面积的比例。常取 70%–85%,其余空腔用来容纳橡胶受热与介质引起的溶胀。
φ = (π·d₂²/4) ÷ (b·h) × 100%
超过 90% 时装配与溶胀都会出问题
4. 挤出间隙 c
压力把橡胶往配合间隙里推。压力越高、硬度越低,允许的间隙越小;超出就得加挡圈或提高硬度。
c允 ≈ f(p, 硬度)
80 A 在 10 MPa 下约 0.15 mm
常用线径的参考槽
下表按静密封、约 25% 压缩率、约 77% 填充率整理,可作为画图起点;正式出图请以厂家样本与 GB/T 3452.3 为准。
| 线径 d₂ | 槽深 h | 槽宽 b | 压缩率 | 填充率 | 操作 |
|---|
动密封把槽深再加 0.1–0.2 mm,压缩率降到 10%–20%;真空或高压工况另需按厂家曲线校核。
四个容易踩的坑
压缩率不是越大越好
把槽车浅一点确实更不容易漏,但压缩率超过 30% 后,橡胶长期处于高应力状态,压缩永久变形迅速累积,拆一次就得换。
拉伸率会偷走压缩量
O 圈被拉长后截面会变细,实际压缩量比按线径算出来的小。内径选大一号、把拉伸控制在 3% 以内,往往比加深沟槽更有效。
槽宽别只按线径定
槽太窄,O 圈压缩后无处可去,会把端盖顶开;槽太宽,O 圈在压力波动下滚动、扭曲,最后从间隙里被剪断。
10 MPa 是一道坎
超过 10 MPa 或间隙偏大时,单靠 O 圈很难挡住挤出。加聚四氟乙烯挡圈、提高硬度到 90 A,或把间隙收到 0.05 mm 以内。
常见问题
压缩率按槽深算,还是按槽深加间隙算?
工程上习惯按槽深算,因为槽深是能直接测量和加工的尺寸,间隙通常只有 0.05–0.15 mm,对结果影响不到 2 个百分点。低压时 O 圈贴向一侧,实际压缩量会略大于计算值;高压时则相反。所以本页按槽深计算,间隙单独做挤出校核。
孔用和轴用的安装内径为什么不一样?
孔用(活塞)密封的槽开在活塞外圆,O 圈套在槽底上,安装内径就是槽底直径 D−2h;轴用(活塞杆)密封的槽开在孔壁里,O 圈套在活塞杆上,安装内径近似等于杆径 D。两者的压缩率算法相同,但拉伸率的基准不同,这也是换密封形式后数值会跳变的原因。
填充率 90% 以上会怎样?
槽内几乎没有空腔,O 圈受热膨胀或介质溶胀后无处可去,只能向外顶:轻则端盖被顶出缝隙、螺栓松动,重则 O 圈被剪切撕裂。遇到这种情况优先加宽沟槽,而不是加深——加深会同时改变压缩率。
什么情况下必须加挡圈?
压力超过约 10 MPa(70 A)或 21 MPa(90 A)、单边间隙又大于允许值,或者介质会导致橡胶明显溶胀时,都建议加挡圈。挡圈装在 O 圈的承压侧,把间隙挡住,让 O 圈始终在封闭的槽内工作。
算出来都合格,为什么现场还是漏?
几何只是第一步。还要看槽底与槽侧的粗糙度(通常 Ra 1.6–3.2)、配合面的加工纹路方向、装配时的划伤、以及介质与胶料的相容性。低压静密封如果压缩率取下限,还要确认螺栓预紧后间隙没有变大。