丁腈橡胶O形圈密封性能试验研究.pdf

2015年8月
润滑与密封
Aug,2015
第40卷第8期
L UBRICATION ENGINEERING
Vo】.40No.8
DOI:10.3969/j.issa.0254-0150.2015.08.015
丁腈橡胶O形圈密封性能试验研究
顾东升涂桥安孙见君马晨波金帆杨森
(南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037
摘要:研制一种静环用O形圈性能试验装置,该装置利用步进电机通过螺旋差动机构对芯轴施加轴向载荷,实现
被测O形圈的四面受压,进而可模拟静环与静环座O形圈的密封。基于该装置在不同工况下对丁晴橡胶0形密封圈密
封面之间的接触应力和泄漏量进行实验测量。结果表明:0形密封圈在预压缩率一定的情况下,接触应力随着工作介质
压力的增大而増大:在エ作介质压力ー定的情況下,接触应力随着预压箱率的増大而减小,但减少的幅度并不大:0形
密封醫的内径对其在不同工况下的接触应力有一定的影啊,但影响不大。
关键词:丁腈橡胶;O形圈;试验装置;密封;实验测量
中图分类号:TB42文献标志码:A文章编号:0254-0150(2015)08-071-05
Experimental Study of Sealing Performance of Nitrile Rubber O-ring
Gu Dongsheng Tu Qiaoan Sun Jianjun Ma Chenbo Jin Fan Yang Sen
(College of Mechanical and Electrical En ineering, Nanjing orestry University, Nanjing Jiangsu 210037, China)
Abstract: A O-ring performance testing device used in the static ring was developed. By using step motor to apply the
core axes
through differential screw mechanism, this device can give pressure to the O-ring in four direc
tions, and then simulate the O-ring seal between the static ring and the static ring seat. The contact stress and leakage of
Nitrile rubber O-ring under different working conditions were measured based on the device. The results show that, under
certain pre-compression rate, the contact stress of O-ring is increased with the increase of working medium pressure; In the
case of certain working medium pressure, the contact stress of O-ring is decreased with the increase of the pre-compression
ratio, but the decreased amplitude is not so large. The inner diameter of the O-ring has some effect on the contact stress un
der different conditions, but the influence is not big
Keywords: nitrile rubber; O-ring; test device seal; experimental measurement
0形闔因其结构简单、装拆方便,材料品种多、最典型的如1986年1月28日,美国“挑战者”号航
成本低廉,动摩擦阻力较小,尺寸和沟槽均已标准天飞机因左侧火箭助推器连接处的一个0形圈密封
化,互换性强,常被用于各种机械设备的静态密封或失效引起泄漏,导致航天飞机升空后不久爆炸,7名
动态密封,防止设备内、外具有一定温度和压力的液宇航员全部遇难,造成航天史上最大的悲刷。因
体或气体介质的泄漏、侵入。目前,在机床、化工机此,对0形圈的密封性能进行实验研究十分必要。
械、工程机械以及各类仪器仪表上,尤其是在液压与
涉及O形圈的文献有很多,国内文献侧重于0
气动系统、机械密封中,广泛使用着各种类型的O形圈静密封性能的有限元模拟,研究的主要内容包
形密封圈。随着生产装备技术的发展,人们对0形括:选取O形圈沟槽的结构参数、讨论失效准则
圈的应用参数和质量提出了新的要求。一方面,高参分析受压状态下的变形情况、研究接触应力的分布、
数装备的投入使用,需要高性能长周期运行的O形探讨有限元分析的准确性。国外的一些文献“用
圈作为密封保证;另一方面,O形圈的失效或损坏,密封理论和经验公式进行了数值计算,得到了一些具
往往导致装置泄漏而无法正常工作,造成能源浪费、有参考意义的结果。
环境污染,甚至会酿成火灾、爆炸,危及人身安全。
相比于理论研究,国内外学者针对O形圈的实
验研究相对较少。王广振等]通过载荷衰减试验设餐
*基金项目:国家自然科学基金项目(51375245);江苏省自然
研究了不同硅橡胶材料制成的O形圈的载荷衰减规
科学基金项目(BK20130976)
律;李双喜等?为实现O形圈在密封腔内的往复运
收稿日期
动,设计出一种能测量机械密封补偿机构中辅助0
作者简介:顾东升(1990-),男,硕土研究生,主要从事流体形圈摩擦力的测试系统,并由此测出橡胶O形圈在
密封枝术方面的研究工作.F-mnl:gudongsheng240163.com.水润滑下的摩擦力;刘費等人研究了FPDM橡胶