HB Z 4-1995 O型密封圈及密封结构的设计要求.pdf
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1、空工H8/:元4-951995-12一13发布1996一01一01实施中国航空工业总公司批准1 主题内容与适用范围-. 2 引用标准. 3 通用设计要求3.1 压缩率的计算与选择目次3.2 密封圈的尺寸、尺寸偏差、压模分模面的选择. 3.3 密封圈安装槽3.4 密封轴与筒. . 3.5 固定密封. . 3.6 端困密封3.7 转动密封. 3.8保护圈. 3.9 材料选择3.10 活动和固定密封的设计要素. 4 密封结构设计程序. . (1) (1) (1) (1) (5) (7) (10) (11) (11) (11 ) (11) (1 3) (13) (14) 中华人民共和国空工业标准。及密
2、封结构的1 主题内容与适用范围本标准规定了。型密封圈、保护圈及其密封结构的设计要求。HB/Z 4-95 代替HB/Z4-87 本标准适用于飞机液压、气动、燃油、滑油等系统密封圈及密封结构的设计。2 引用标准HG2-539 聚四氟乙烯零件3 通用设计要求3. 1 压缩率的计算与选择密封结构的密封性,是由密封圈与被密封表面间的接触压力(压缩)来达到的。正确的计算与选择压缩率,是保证密封性的重要因素。3. 1. 1 拉伸率的计算与选择3. 1.1. 1 为保证密封性能,密封圈一般都有拉伸变形。拉伸率的计算按公式(1)、(2):轴沟槽密封孔沟槽密封:式中zDt一一槽的公称直径;Dd 铀的公称直径;D
3、密封固的公称内径;d一一密封固的截面公称直径。D. + d az-L一一. . . . . . . . . . . . (1) D+d Dd + d a . . . . . . . . . . (2) D+d 3.1. 1. 2 拉伸率随着密封圈内径的增大而减小,见表1。表1密封圈内径O(mm);20 拉伸率1.06-1. 04 1995-12-13发布20-50 1. 05-1. 03 50 1.04-1. 02 1996-01-01实施1 HB/Z 4-95 对于孔沟槽(图1C)活动密封.拉伸率最好较输沟槽密封(图1b)的小些,可用增大直径D的方法来减小拉伸率。- I _., 归窑封圄(b
4、l轴掏槽窑封形式(C) 孔商槽封形式图1密封圈安装后的变形情况3. 1. 2 压缩率Y的计算密封圈在拉伸变形后,截面直径d在径向方向减小,虽椭圆形(图1)。压缩率Y按公式(3)计算.Y=f100%=斗主x100% = (1 - Z) x 100% . . . . (3 ) 椭圆截面的长短轴可按公式(4)、(5)计算a二di二手;二(4) b =怦-o.二=k.d.(5)式中:k =盯平二k值也可从图2中查找。3. 1. 3 最小压缩率y_的计算密封圈与被密封表面间的接触压力可能因密封组件的零件制造不精确,工作介质作用F的变形及温度引起的尺寸变化和弹性降低等而减小,甚至完全丧失,使密封性破坏。实
5、践表明,丧失密封性的情况通常是在低温条件下出现的。因此,对活动密封和重要的固定密封,必须校核各种因素影响下的最小压缩率Y町比值应大于最小允许压缩率Y_l.即Y叩(yl。L_ - h y m.i二主瓦,一x100% . . . . . . . . . . (7) 3.1.3.1 密封圈截面最小径向尺寸2 区1. 00 0.98 。.960.94 0.92 0.90 0.88 0.87 1. 1. 02 1. 04 HB/Z 4-95 口1. 06 J. 08 1. 10 1. 12 1.H. 图2k值曲线图b .i夫也b-1 81 1- 82 - 3 . . (8) 式中:18,1一一因制造不精
6、确引起密封圈截面直径d的减小值,取其下偏差的绝对值;8,一一因工作介质影响,密封圄截面直径d的减小值;8,一一因温度影响,密封圈截面直径d的变化值,按公式(9)汁算。(J, = d .1 .t . . . . . . . . (9) 式中:叫一橡胶的温度线膨胀(或收缩)系数(在没有可靠的试验数据时可取,坦1.5X10-) ; !lt 在工作状态下,工作介质温度的变化值。3. 1. 3.2 槽的最大深度轴拘槽密封槽的最大深度h Dhz DBma 阳2(1 0) 孔沟槽密封槽的最大深度D2max - Dd; h叩=一-1-J芝. . . . (11) 式中2Dhz一一筒的最大直径,按公式(12);
7、DllXi一一槽的最小直径,按公式(13); D,一一槽的最大直径,按公式(14); Ddmill一轴的最小直径,按公式(15)。Dma.z = Do + .t + .:12 - !l,. (1 2) D ,., = D , -1 !l, 1- !l, - !l,(13) D2ma.z = D2 + . + .2 - .3 们的3 HB/Z 4-95 D阳=Dd -1 LI, 1- LI, - LI,. . .,. (15) 式中:. 1 因制造不精确引起的筒(戎孔沟槽密封的槽)直径的增大值。l AE l一一因制造不精确引起的轴沟槽密封的槽(或孔沟槽密封的轴)直径的减小值,取其下偏差的绝对值。
8、LI,一一因工作压力作用,引起简直径的增大值,按公式(16)计算。LI , 因工作压力作用,引起的空心轴或实心轴直径的减小值,分别按公式(17)(18)计算。岛、,分别为在温度影响下筒与槽(对轴沟槽)、槽与轴(对孔沟棺)直径的变化值,当筒与轴的材料不同时才予以考虑,并按公式(19)计算。A E二旦,DL+DL、(u),. .(16) 2 - E D -D严FA气P.,D:+D!、,=一一一一(-r一-,- u) . . . ,. (17) , E 1右r.:. P.D LI,=d(1)(18) LI, (或LI,)= D .2 . .1t . . . . . (19) 式中:P一一工作压力;D
9、w 筒的外直径;口一空心轴的内直径;E 弹性模数; 泊桑系数。D 变形点的直径尺寸Llt一二在工作状态下,工作介质温度的变化值;叫一一温度线膨胀(收缩)系统,按下列数值选取钢:电=12106;硬铝:电工23XlO-6;黄铜2=161065铝镶合金:2=2610603. 1. 4 压缩率Y的选择选择密封结构压缩率时,需恰当处理密封性与摩擦力间关系,同时考虑工作介质温度、材料等各种因素的影响。3. 1. 4.1 根据密封性质(外部密封与内部密封;固定密封与活动密封),选择不同的压缩率(见表2)。4 HB/Z 4-95 表2密封性质内部活动密封固定密封、外部活动密封压缩率压缩率Y12%17% 最小允
10、许压缩率Yl7% ?在外部密封是隔离部件内腔与大气的密封。内部密封是隔离部件内腔与内腔的密封。螺纹连接件的曹封结构形式见图3018%22% 11% 图3螺纹连接件的密封结构形式d. 螺纹连接件密封40%45% 35% 3. 1. 4.2 不同橡胶的硬度、体积溶胀及耐寒性系数不同,在选择压缩率时要分别对待。3. 1. 4.3 密封圈截面直径d大的,压缩率可选择小些;反之,压缩率选择大些。3.1.4.4 周围介质温度变化范围的大小,也影响压缩率的选择。例如:在较低温度下工作,要选择大一些压缩率。3. 1. 4.5 要求摩擦力小的活动密封,可以通过改变槽直径或限制密封圈装在轴(或槽)上后的外径尺寸等
11、方法适当的减小压缩率Y,此时应考虑可能漏油的情况。3.2 密封圆的尺寸、尺寸偏差、压模分模面的选择3.2. 1 密封圈的尺寸密封圈内径D与截面直径d的关系,可参考图4两曲线间的范围选取,对固定密封圈,可D 选择E较大的值。对同一密封直径,选用较大的截面直径(即百比值减小),可提高密封性能,但同时将增大活动密封的摩擦力和结构尺寸。3.2.2 密封圈的尺寸偏差5 D Z 30 ZO 10 1. 5 Z 3 HB/z 4-95 4 5 6 图4d与3关系曲线密封圈内径D与截面直径d的偏差分别按表3表4选取。7 压力小于15MPa的一般要求的固定密封,可选用表5的截面偏差。表38 d m D 16 1
12、6-叫10-20120-401 40-601 60-80180-1侧100-15睛150-2侧200M)(士)10.1010.151 0.20 0.25 0.30 0.40 表4d 11.5011.8012.0012.5012.6513.0013.55, .d +0.08 +0.10 6 0.50 0.80 + 0.15 0.10 1. 20 I 1. 50 口1m.00 士0.15HB/Z 4-95 表5mm 。00 d I 1. 50 I 1. 80 I 2.00 I 2.50 I 2.65 I 3.00 I 3.55 t.d + 0.12 0.10 + O. 20 -0.10 + 0.2
13、5 - 0.15 + O. 30 0.15 32.3 压模分模面的选择密封圈压模分模面分为45.和180.两种。3.23.1 活动密封压缩率Y较小,当工作压力不大时,密封圈与被密封面间的接触压力较小,分模面对密封性的影响较大,所以活动密封圈分模面以45.为佳。3.2.3.2 固定密封压缩率Y较大,180.的分模面对密封性能的影响相对较小,而且具有良好的工艺性及经济性。所以,固定密封圈选择180.分模面为宜。3.3 密封圃安装槽3. 3. 1 槽的选择3.3. 1. 1 矩形槽(图5a)用于活动密封,也允许用于固定密封;组合槽(图5b)具有较高的密封性,但结构尺寸与摩擦力较大,因此,只用于单向压
14、力作用下的固定密封。一般情况下,最好采用矩形密封糟。3.3. 1. 2 为了加工方便.槽两侧面允许有不大于5.的斜度。3.3.1.3 槽底角的圆弧半径要兼顾强度、保护圈的类型和适当的槽体容积这三方面。使用聚四氟乙烯保护圈时,因弧半径必须符合装配和性能要求。3.3.1.4 槽的宽度应符合密封结构的性能要求和所用保护圈的类型。由于泊的浸泡和温度变化,应考虑。形密封固的压缩率和体积膨胀。3.3.2 槽的计算槽直径0,、0,及槽宽B随密封圈截面直径d、材料的溶胀特性、槽的形式和压缩率Y的不同而定。密封槽的宽度非常重要。密封槽太宽,限制不了保护固的倾斜,失去保护作用,且会增加密封的空行程。密封槽侧面倾斜
15、度若超过5.也会产生同样的结果。密封槽太窄,会产生很大的摩擦力,也可能使密封圈材料挤入间隙,并给装配带来很大困难。因此,应合理的选择槽宽Bo B = K, . d . . . . . . (20) 部分胶料的槽宽系数K,可按表6选取,安装保护圈时,槽的宽度应加k保护圈的厚度。7 HB/Z 4-95 同。电白白白Q a 矩形槽B NQ 首望川】E= 压力方向b.组合槽图5密封结构的安装槽表6槽宽系密封性质矩形槽数K, 组合槽橡胶牌号内部活动外部活动固定达1试51715180 5870 5260 5172 1.10-1. 15 1.15-1. 25 1.15-1. 25 5860 1. 00 50
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