浅谈O形圈在动密封中应用的不足及对策

O型密封圈是一种小截面的圆环形密封元件。其常用的截面是圆形的,特殊的也有方形、X形、H形等异形截面,通常O形圈是用合成橡胶制造,而专用的则有采用金属或其它非橡胶材料制造。它主要安装在常用的矩形沟槽和端面倒角槽中使用,但也有安装在燕尾槽、偏矩形槽等异形沟槽中使用。橡胶O形圈既可单独使用,也可与其它非橡胶密封件组合使用。     

深海环境下的O形圈静密封设计

针对深海高压特殊环境,将现有O形圈密封结构进行改进和优化使其在海下具有更好的密封性能。利用ANSYS软件建立O形橡胶圈二维轴对称模型,分析深海环境下密封槽直径、O形圈材料、密封槽深度、法兰间隙等对O形圈密封性能影响。结果表明:深海环境下,应适当加大密封槽直径以避免压缩后O形圈与槽壁间形成空腔;深海环境下使用的O形圈,采用丁腈橡胶,选择压缩率在20%~25%之间,密封间隙为0较为合适。     

O形圈水下吸附状态及脱落现象分析与计算

安装于舱口盖锥形密封面上的O形圈，在水下开盖初始阶段处于吸附状态并存在开盖后脱落的风险。为保证开盖后O形圈不会发生脱落，采用有限元仿真的方法分析O形圈在密封槽内的吸附移动状态，通过受力分析确定O形圈发生脱落时相应的临界位置；结合赫兹接触理论提出O形圈临界参数的计算方法，并通过对O形圈多个相关变量的灵敏度分析，确定选型设计中临界参数最适合的变量。结果表明：对于锥形密封面舱口盖，若水下开盖时O形圈两侧存在压差，则必然存在吸附状态，若O形圈保持吸附状态移动并与密封槽棱圆角接触后，则开盖后密封圈会发生脱落现象；为了避免脱落现象的发生，在O形圈选型设计时必须考虑其临界参数，并根据其数值大小调整O形圈相关参数；其中，O形圈内径参数对压差变化的灵敏度最低，因此在O形圈设计过程中可通过调整内径参数来确保O形圈不会发生脱落。通过水下开盖试验，验证临界参数值的可信度和计算方法的合理性。     

起重机旋转密封件的装配

一台浦沅工程机械厂制造的35 t起重机,由于旋转密封严重外泄,对其解体维修（见图1）。该密封中心轴上有7道环形槽用于安装密封件7和8,防止液压油泄漏。环形槽宽度为8 mm,每道环形槽内先装一道O形圈,再将每道O形圈套上宽度为7.5 mm、截面为矩形的骤缩醛树脂密封环。     

密封槽检验辅具测量分析

在液压系统中,密封是个关键的问题。O形圈是我们较多使用的一种密封方式,矩形槽宽度b大于O形圈截面直径矗,而深度H则比如d0。O形圈良好的密封效果在很大程度上取决于安装槽尺寸的正确性。槽深日有较高的公差要求,主要是为了保证密封圈有一定的预压缩量。     

水下连接器球面密封沟槽对O形圈密封性能的影响分析

一种可以实现水下连接角度补偿的球形法兰连接器采用O形圈作为主要的密封元件,位于球面上的密封槽通过影响O形圈的伸长率和压缩率来实现密封效果。槽宽b与槽深h是密封沟槽的主要尺寸,在满足球面沟槽设计准则的前提下,对O形圈球面密封沟槽的尺寸进行了设计计算。基于标准沟槽与球面沟槽体积大小一致的原则,确定了球面密封槽的具体尺寸。密封圈沟槽的尺寸设计主要改变了O形圈的压缩率大小。通过研究压缩率对O形圈密封效果的影响可以确定,17.6%左右的压缩率能够使密封圈的密封效果达到最佳。     

O形圈的常见故障

<正>O形密封圈的作用不可忽视,其自身及安装质量决定整机性能。其产生故障原因及排除方法如下:(1)泄漏。O形圈作静密封用时,若安装沟槽尺寸小会导致泄漏;沟槽面积容量太大可在沟槽内加设垫片;沟槽底径尺寸偏小可均匀缠绕塑料密封胶带。     

安装状态的O形橡胶密封圈非线性有限元分析

在煤矿工程实践中,设备的工作寿命和密封性能与O形橡胶密封圈的装配工艺密切相关,因而有必要对O形圈的安装状态进行分析。以某型液压缸内O形圈为例,首先,基于橡胶材料的单轴拉伸实验得到其应力-应变曲线,通过对比发现Mooney-Rivlin模型能够很好的表征橡胶材料特性,并获得其材料参数;然后,利用ANSYS建立了O形圈安装状态的有限元模型并展开分析,获得了安装过程中的应力变化;最后,研究了不同摩擦系数、初始压缩率和安装圆角对O形圈所受应力的影响规律,指出其最佳安装状态。为O形圈的结构优化设计和失效分析提供了理论依据。     

工程机械液压缸活塞耐磨密封圈安装工具

<正>1.密封结构工程机械液压缸活塞与缸筒的密封通常采用2道耐磨密封圈和2道0形圈,如图1所示。O形圈安装在活塞环槽底部,耐磨密封圈安装在O形圈上部,O形圈对耐磨密封圈起支撑作用。耐磨密封圈材质为四氟乙烯,具有一定的硬度和耐磨性。这种密封结构密封效果好、使用寿命长。装配耐磨密封圈时需要先对其加热,使其柔软后再将其直径撑大,方可套在活塞上,顺利装入活塞的环槽内。当耐磨密封圈加热撑大后,短时间很难内恢复到原来的直径,因此将活塞装入     

O形圈三角形密封槽设计改进

介绍了O形圈角密封槽的结构特点及压缩量的计算方法.针对某角密封槽设计泄漏故障,利用有限元分析软件Ansys分析O形圈不同受力下的接触应力.通过分析发现泄漏的原因为:三角形密封槽结构O形圈受介质力后,轴向接触应力明显减小.根据分析结果制定改进方案,通过改变三角形密封槽的角度以减小介质力对接触应力的影响,解决泄漏问题,为三...     

橡胶O形密封圈的非线性有限元分析

借助于大型非线性有限元分析软件MSC．MARC，建立了橡胶O形圈与沟槽接触的非线性有限元分析模型，分析了橡胶O形圈在安装和使用中的接触变形、接触宽度和密封界面上的接触应力分布规律，从而为进一步可靠设计、优化橡胶O形圈提供了理论依据。     

真空腔体O形圈密封中燕尾槽使用的研究

为解决在真空腔体中如何利用燕尾槽进行O形圈密封的问题,首先介绍了燕尾槽在金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备研制中的应用,接着介绍了O形圈密封失效的准则,然后利用ANSYS商用软件对不同规格的O形圈及相应的燕尾槽建立了模型,并进行了分析和计算,最后得到了具有较高工程指导价值的结论.研究结果表明,在O形圈密封中,当密...     

基于断裂力学的TBM撑靴液压缸O形圈断裂分析

为研究全断面岩石隧道掘进机（TBM）的撑靴液压缸中O形圈的断裂原因,采用断裂力学分析了不同泊松比和初始裂纹情况下,O形圈可承受的最大应力,并采用ANSYS仿真分析了在某型号TBM实际工作情况下的O形圈的受力情况。结果表明,在TBM工作过程中,由于工作条件的复杂,O形圈的局部应力会超出裂纹迅速扩展时能够承受的最大应力,进而使O形圈断裂。根据理论分析和仿真结果得出,为了避免O形圈断裂,TBM撑靴液压缸的O形圈应严格控制微裂纹并选择较大泊松比。     

高压氢气环境下橡胶O形圈静密封结构有限元分析

利用ABAQUS软件建立了高压氢气环境下橡胶O形圈静密封结构的有限元分析模型,研究了高压氢气作用下由于橡胶材料的吸氢膨胀对O形圈变形及应力的影响,探讨了不同初始压缩率、氢气压力、沟槽间隙、有无挡圈等工况下O形圈最大Von Mises应力、最大剪切应力和最大接触应力的变化规律。结果表明:高压氢气环境下,吸氢膨胀会导致橡胶O形圈的截面高度和面积的增加,但对O形圈的应力基本无影响。增加O形圈压缩率会提高初始安装工况下的接触应力,有利于初始密封的形成,但当介质压力较大时,过高的压缩率会显著增加剪切应力,导致O形圈发生剪切破坏。相较于低压工况,高压下密封沟槽间隙对O形圈的Mises应力和剪切的影响非常显著,较大的沟槽间隙会使O形圈发生挤出和剪切破坏,而安装密封挡圈可明显改善O形圈的变形和应力情况,有效防止O形圈被挤入沟槽间隙,同时提高密封性能。     

激光核聚变中冲击波观测镜密封结构改进设计

介绍了一种激光核聚变中冲击波观测镜真空密封结构的改进设计,并论述了O形圈的选取以及密封槽的设计方法。在改进设计中采用具有良好压缩和摆动性能的焊接波纹管取代金属波纹管,将原来的动密封改为法兰端面静密封,克服了动密封结构中O形圈与轴之间的摩擦力,提高了真空密封性能,方便了系统装配。改进设计中滑动、转动部件位于真空环境之外,故在部件中使用润滑油不会污染真空环境,使系统调节更加省力。     

石化阀门用防爆O形圈RGD检测治具设计

概述了RGD检测技术与现状。结合高温高压易燃石化苛刻工况与RGD防爆检测要求,从RGD治具容器、壳体壁厚、容积、防爆O形圈的安装配合以及O形圈沟槽的设计与计算等方面进行深入研究,解决了RGD治具试样O形圈预压缩率难以控制、RGD检测准确性不足甚至失效以及RGD试验过程中试验介质无法充分渗入O形圈以与O形圈爆破失效后的泄漏危险等难题,顺利设计开发了防爆O形圈RGD检测治具。     

水下柔性连接器的O形圈球面密封性能分析

水下柔性连接器可解决水下油气管道在连接时因管道角度偏离而无法成功对接的问题。水下连接器的密封结构以球面上的O形圈为主，为了验证连接器密封结构在水下的密封性能，通过对O形圈材料本构方程的计算分析，得到O形圈橡胶材料的重要材料参数；从von Mises应力、接触压力、不同接触面的接触宽度等方面，分析不同介质压力对O形圈密封性能的影响。结果表明：水下柔性连接器密封结构在不同工作状态下均能够保持良好的密封性能，且介质压力越大，O形圈与球形结构上的密封槽之间的接触应力就越大，连接器密封性能有所提升。通过压力试验验证了O形圈球形结构应用在水下是可靠的。     

应力松弛条件下O形圈的密封性能研究

为了研究O形圈的应力松弛规律及其在应力松弛条件下的密封性能,通过O形圈应力松弛试验,得到其轴向载荷衰减规律,将这些载荷值导入ANSYS中计算出O形圈的接触压力,并利用逾渗理论计算出O形圈密封面的泄漏率。研究结果表明:应力松弛条件下,O形圈上的轴向载荷随时间缓慢下降,初始压力越大轴向载荷衰减得越快,总体来看O形圈上的轴向载荷随时间遵循F_z=Aexp(-t/B)+C的衰减规律;施加的载荷越大O形圈与其接触面各点的接触压力越大,且不同载荷下O形圈与其接触面各点的接触压力均大于介质压力;应力松弛条件下O形圈密封面的泄漏率极小。试验、仿真计算及理论分析均表明,O形圈在应力松弛条件下具有良好的密封性能,证明了O形圈作为静密封的可靠性。     

机械振打器活塞杆处O形圈不同密封结构下的性能分析

依据机械振打器实际工况,建立了机械振打器活塞杆处O形圈安装于矩形沟槽和V形沟槽内的有限元分析模型,分析了不同密封结构下O形圈接触应力、剪切应力及位移矢量与密封流体压力之间的关系。结果表明:V形沟槽适用于密封介质压力不大的情况;在流体压力较大时,矩形及V形沟槽形式的O形圈密封结构均满足密封要求,但V形沟槽内O形圈更易损坏,因此机械振打器活塞杆处O形圈密封结构选择矩形沟槽较好。     

氟橡胶O形圈往复运动回弹摩擦特性实验研究

对低气体压力密封条件下氟橡胶O形圈的往复运动回弹摩擦特性展开实验研究。采用O形圈往复摩擦磨损实验台对氟橡胶O形圈与2Cr13不锈钢摩擦副摩擦力-位移曲线进行测量,分析运动位移、压缩率和密封压力对氟橡胶O形圈回弹摩擦性能的影响规律。结果表明:6%~15%压缩率条件下,在1 mm往复运动范围内,氟橡胶O形圈的回弹摩擦力随位移增加呈现线性增加;往复运动位移超过1 mm后,氟橡胶O形圈的回弹摩擦力稳定,不再随位移增加而发生明显变化;O形圈回弹摩擦力随压缩率增大而增大,密封压力越高回弹摩擦力越大。