摘要：O形圈静密封设计是在石油仪器产品的生产中常常用到的结构。这种结构看着非常简单，但在生产的过程中，耐压的指标和可靠性，对产品有着非常大的影响。本文通过对O形圈静密封结构的故障、性质、设计的参数等内容进行具体的分析，并提出了适合公司现况的O形圈静密封设计的相关内容规划，为以后的设计工作和安全工作提供可行性参考意见。
关键词：O形圈；静密封；故障机理；设计规划
一、O形圈静密封设计概述
在石油仪器产品的生产过程中，常常会用到O形圈静密封的设计结构。这种结构用肉眼观看非常的简单，但却有非常大的设计门道，在可靠性设计以及标准化设计的角度方面，都有非常大的意义。
二、常用密封结构的介绍
在石油仪器的设计结构中，静密封结构非常普遍。静密封结构的连接非常方便，尺寸也相对紧凑，并且高压密封部位大量被利用，最常见的故障是粘扣以及密封的失效性。
三、密封失效原因的分析
密封失效常常是因为产品有进水的现象，或者是标定的时候有漏油的现象。导致密封失效最直接也是最关键的原因就是O形圈受到了积压变形，因为弹性不够让零件的表面产生了缺陷。让密封性没有起到关键的作用。出现这种问题的原因有四个方面：1.拉伸率或者是压缩率的选择不够准确，缺乏合理性；2.O形圈和密封面有一定的缝隙，让密封存在漏洞；金属零件密封面的表面存在缺陷，让O形圈对于缺陷里的孔隙不能够进行填补；3.O形圈在装置配备的过程中出现了伤痕，沟槽的间隙太大，在高压之下，O形圈的预紧压力太大，让整个旋和过程之中的零件，受到了径向推力的影响，出现了干涉粘扣的情况。
四、设计参数的分析
1.拉伸率拉伸率的优劣对于O形圈也里阿尼额头的贴合度的影响有着非常大的关系。以航天产品的设计标准手册中的规定为准，拉伸率的设计方法可以表达为：do——沟槽的内直径，单位为毫米。d——是在自由状态下表示的 O形圈的内直径，单位为毫米。W——自由状态下的O形圈截面直径，单位为毫米。在工作的介质是油的时候，按照相关的要求，拉伸率应该保持在1.03-1.04之间，零头的实际尺寸是可以有一定的差异的，如果在极限的尺寸条件之下，拉伸率不能够满足所有的要求的时候，需要对下限指标的要求进行满足。这是因为O形圈与沟槽内径的表面会出现分离情况，对于密封的效果有很大程度的影响。2.压缩率。拉锁率对于O形圈和连接管贴合的程度有着非常大的影响。对于O形圈的预紧力有着非常密切的关系。以《航天产品设计标准手册》作为判定的标准，压缩率可以利用公式进行计算。在工作的介质是油物质的时候，压缩率应该在15%-25%之内。但是实际的情况要根据具体的情况来进行判定。在此规定的范围之内只，是一些可参考的数值，对这一规定范围内的压缩率，是没有完全的适用。对于压缩率的分析，应该是要按照密封圈所提供的压缩率来进行判定，在使用的时候，外界的作用力，密封圈能够自带密封的性质。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆所以压缩率可以进行一定程度的减小，能够对预紧力进行减少，对粘扣以及密封面的划伤程度能够进行降低。但是缩小之后的压缩率，需要在极限条件之下，对密封性质的压缩量也要有充分的保证。3.沟槽的宽度。也是需要按照《航天产品设计标准手册》的相关规定，侧壁对O形圈的挤压是可以进行忽略的，在此期间应该留有一定的缝隙。但是在产品设计的时候，为了尽可能的对仪器的长度进行缩短，对于沟槽的宽度也进行了缩小处理。如果O形圈的形状发生改变后，对于沟槽之内的两个侧壁进行了接触，对于预紧力也会有所增加，让质量的安全隐患也会有很大程度的增加。所以在之后的产品设计过程之中，对于沟槽的宽度要进行适当程度的增加，对O形圈预紧力要有额外的消除。4.沟槽间隙。沟槽的间隙在密封性的设计中，是非常重要的一部分。间隙的数值是密封面与间隙进行配合的一般。沟槽的间隙大小，对于产品的耐压能力有着直接的影响。如果沟槽的间隙太大，O形圈受到压力之后，会让整个O形圈会出现损坏。按照《航天产品设计标准手册》的介绍我们可以了解，胶料的硬度是一定的在八十到九十之间，O形圈的截面直径是2毫米左右，这时候密封是受到32兆帕的影响。沟槽的间隙是不大于0 .07毫米的。在沟槽间隙以上数值设定，需要对沟槽间隙的下限值也进行规定，沟槽间隙下限范围是对同轴度的误差进行补充。如果耐压的指标有了非常明显的提升，可以利用对沟槽间隙的减小，对挡圈进行增加，对挡圈的密封性也可以进行优先选择。5.O形圈材料。在经常使用的O形圈材料中，FX-17的价格相对比较贵，气体的渗透性能较低，密封主要用在气井里。这几种原料的选择，最先要考虑的就是温度的性质。达到温度上线的指标，100摄氏度以上的时候，需要选择FX-6，的橡胶产品，温度的下限指标在零下20摄氏度以下的时候，需要选择丁腈橡胶产品。6.密封面的粗糙程度。密封面的粗糙度，对于密封面的表面质量有着非常大的影响。如果太粗糙，让O形圈就很难进行有效的密封，就会让密封性能有很大程度的降低。在目前的O形圈使用情况来判定，Ra0.8的粗糙度指标，是在经济精度的要求范围之内，加工的难度较低，能够满足相应的使用要求。
五、设计规划总结
根据以上情况可以判定，O形圈静密封设计的相关规定，要对以后有一定的借鉴作用。在100摄氏度以上以及45兆帕以上的产品，需要选择FX-6的胶料，对于10兆帕一下的产品，需要选择5171的胶料。其他的情况之下，可以选择5080的胶料。O形圈的拉伸率不能够同时满足上限及下限的要求，需要对下限的要求进行优先的考虑。O形圈的压缩率要尽可能的进行减少，需要对一定限制的条件之下，对压缩量进行充分的保障。密封的沟槽宽度，也必须要对宽度的间隙有充分保障。
结论：
我们在本文中对该O形圈密封的特点及密封原理进行了分析和阐述，并且对O形圈密封中几个重要参数的计算方法与选取范围进行了研究。在利用密封圈的时候，要了解密封圈的特点及使用的要求，并且要根据实际的情况选择不同程度的密封圈。对密封圈的结构了解，对密封圈失效的原因有充分的了解，才能够正确合理的利用O形密封圈。
参考文献：
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[3] 刘兴玉，张新奇， 余巍， 张永强.O形圈密封设计[J].液压气动与密封，2013，（6）.
论文作者:赵亮华
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/4
标签：沟槽论文; 间隙论文; 密封圈论文; 压缩率论文; 结构论文; 程度论文; 胶料论文; 《基层建设》2018年第9期论文;