密封設計規(guī)范方案

1、專業(yè)資料分享密封設計規(guī)范目錄TOC o 1-5 h z目錄1參考資料2目的3適用范圍3密封概述33.1墊片靜密封3墊片密封結構及原理3墊片的密封機理及選型3 HYPERLINK l bookmark12 法蘭面墊片密封的壓緊型式43.2密封膠靜密封53.2.1密封膠密封結構及原理53.2.2密封膠密封的壓緊型式63.3成型填料密封63.3.1非金屬0型圈的密封結構機理6 HYPERLINK l bookmark52 3.3.2非金屬O型圈失效模式203.3.3其他型式的密封圈253.3.4金屬空心0型環(huán)密封254密封試驗25參考資料：機械設計手冊第五版.化學工業(yè)出版社機械設計圖冊北京.化學工業(yè)

2、出版社.2000國標GB700-86,GB4208等密封標準4)目的：統(tǒng)一規(guī)范電池組箱體密封設計標準，方便開發(fā)人員進行密封結構設計適用范圍：標準適用于天津市捷威動力有限公司動力電池開發(fā)部開發(fā)的電池組系統(tǒng)。密封概述：電池組箱體密封主要采用墊片靜密封，密封膠靜密封，成型填料（動靜）密封三大類。墊片靜密封。墊片密封主要是橡膠平墊結構，具體橡膠平墊的規(guī)格要根據(jù)箱體的機構定型。墊片密封結構及原理利用平墊式不親油，不親水，承受壓力情況下變形小的泡棉材料，硅膠材料及橡膠材料布置于上下電池組箱體配合面上，靠上下箱體壓緊密封。墊片的密封機理及選型密封墊是靠外力壓緊而產(chǎn)生彈性或塑性變形,從而填滿金屬表面上微小的凹

3、凸不平來實現(xiàn)密封的。如果壓力太小,墊片沒有壓緊就不能止漏,但壓緊力太大往往又會使墊片產(chǎn)生過大的壓縮變形甚至破壞.因此,為了正確地使用密封墊,必須采用恰好保證密封的最小壓緊力，一般墊片的變形量要控制在小于20%，以保持密封材料的彈性，達到密封效果。在設計電池組箱體時要綜合考慮最小壓緊力（目前還沒有密封材料對應最小壓緊力的數(shù)據(jù)）及墊片變形量。表1,，螺釘扭矩與螺釘最小壓緊力間的關系螺栓DIN26性等級栓理度等級）宜桎3.65.66.9a.B10,912.9IT(mm)Fv(N)In(MnOFv(Nffa(MnOMaNm)陽M(Mm)Fv(NNaCNttO122550.13450.157100.32

4、350.351,1700.51,4150.6M2.5485D.266550.351.3100.711,5500.832,1E01.13j、6201.4136300.371,0500.621.7000.99占2501.33,1501.98002.2W3.535DCL571,4000.952S2501.53,00024,2502.95,1003.4141.1D0D.851.8501.42.9002.3390035.TEO4.4嘉7005.1151.8001.73.COO2.84,SOU生5工aoo5.93.4003.TLL000101625502.94,2004.86,7507.71DOO1013

5、.2001515,50018庇4,6507T,7501212,4001916,50025眩3003623,40043目前公司已使用過的材料有東日，圣戈班，長瀨公司生產(chǎn)的EVA（發(fā)泡塑膠），密封泡棉，高彈性泡棉材料。具體的材料特性可參照本文3.3.1的9）16）法蘭面墊片密封的壓緊型式圖2，法蘭連接墊片密封圖2所示為法蘭連接墊片密封，圖ad的墊片型式為非金屬軟墊片，在設備及管道連接的密封應用較成熟，圖a密封墊片為滿鋪式，即整個法蘭面上用墊片鋪滿。因密封墊片接觸面積大，在同樣密封壓力條件下，螺栓受力大，法蘭受力比較均勻，適用于密封介質壓力不高，鑄鐵法蘭的連接。圖b墊片接觸面比圖a小，螺栓受力有所改

6、善。圖c是最常見的法蘭連接，在同樣螺栓受力條件下，密封壓緊力大，但法蘭根部需承受螺栓螺栓力引起的較大彎矩，適用于壓力較高，鋼制法蘭的連接。圖d為榫槽面法蘭連接，墊片寬度較窄，并位于槽內，榫面法蘭在螺栓力作用下壓緊墊片，墊片的變形量堆積在榫槽內，外圓的間隙，使密封更加嚴密，適用于壓力較高，毒性較大，密封要求嚴格的法蘭連接。密封膠靜密封。密封膠主要用于較成熟的電池組系統(tǒng)，以免造成拆裝電池組不便，但是密封膠因為是液體涂抹到電池組箱體密封法蘭上時可以很好地填充上下殼體間的間隙，待膠凝固后密封效果更能夠達到IP67。目前使用的液態(tài)密封膠有HT901。密封膠密封結構與機理1）對結合面間隙的估計.結合面在涂

7、膠前先用量具測量間隙距離.當間隙小于0.1mm時,可單獨使用液態(tài)密圭寸膠；如果間隙在0.10.3mm之間.液態(tài)密封膠必須與固體墊片并用才能達到良好的密封效果；當間隙超過0.3mm,如果實驗條件不苛刻，使用溫度和工作壓力都不高時,采用液態(tài)密封膠與固體墊片共用也能達到滿意的密封效果,否則二者并用后仍將會產(chǎn)生泄漏或滲透。2）結合面間隙較大的部位，應選用可干可剝型，不干粘接型或半干粘彈型密封膠加固體墊片并用。3）電池組液冷管管接頭等螺紋密封,優(yōu)先考慮選用聚四氟乙烯生料帶和厭氧性液態(tài)密封膠。在螺紋管道間隙較小,使用工作壓力和溫度要求不高的情況下,也可選用不干粘接型和半干粘彈型液態(tài)密封,但不能選用干粘著型

8、和干可剝型密封膠。因為干型液態(tài)密封膠含有大量溶劑,溶劑揮發(fā)后形成的皮膜殘留在螺紋管道上,易堵塞管道面影響工作。密封膠分類1秫工府蠱度處特性應用舉副60-IW耳有載舟前耐福性、耐老化性耐比枠以從對其他肘料其有的牯援狂.愼川壽簾較惶零機油箱.座艇、空氣尋骨*電勒及儀表的密封-7020貝有憂良的耐熱宅氣.見賈.吒利大吒老化，以翅前渤和電趟嫌忖腿但耐燃他和擱滑性能較童飛機發(fā)動機高魁氏導管接頭防火增牛的密封非世燉密曲脫70耐老化性能轎SS對莖權射料有一定粘核性，厳封工藝較暢單站構的結合面導封和物槽密皆有機烏分于材翳基12&具育桂好的耐老憶性和跡菇也繭料粘接件發(fā)動機機喘、犧精抽果一莢的寒合面的密封無機屁分

9、子林料墓750-具有較髙的耐熱性、常壓強慣、車易馭易TflS#發(fā)動機，高壓壓氣機啟機殼柯髙壓囲滑池掛承等郵秤的樓合血密対P時，將不會泄漏。wsealP=P+P,P二KXP。P二P+KXPm0ppm0K為介質壓力傳遞給0型圈壓力的系數(shù)（對橡膠，K=1；對無縫鋼管？復合密封圈？）因此，只要0型圈存在初始壓力，就可實現(xiàn)無泄漏的絕對密封0型圈密封是一種自密封結構4）0型圈密封壓縮變形率選擇偏心理論上0壓縮也可實現(xiàn)密封，實際是不可能的。偏心工作載荷下，0型圈拉伸，變細，就可能泄漏低溫橡膠收縮，變細，可能泄漏（低溫會造成橡膠加速老化，失去補償能力）一般斷面有7%-30%的壓縮變形率，靜密封取大的壓縮率（1

10、5%-30%）,動密封取小的壓縮率（9-25%）5）0型圈受內壓、外壓選擇受內壓受外壓受內壓0型圈外徑與溝槽外徑相同受外壓0型圈內徑與溝槽內徑相同防止出現(xiàn)在工作壓力下出現(xiàn)O型圈直徑變小。將O形圈安裝在溝槽內時，要受到拉伸或壓縮。若拉伸和壓縮的數(shù)值過大，將導致O形圈截面過度增大或減小，因為拉伸1%相應地使截面直徑W減小約0.5%。對于孔用（內壓）密封，O形圈最好處于拉伸狀態(tài)，最大允許拉伸量為6%；對于軸用（內壓）密封，O形圈最好延其周長方向受壓縮，最大允許周長壓縮量為3%。6）0型圈擠出原理O-RingLifeCycle1.InstallationofO-Ring2.PressureApplie

11、dtoO-Rfng(Ideal)3*ExtrusionofO-Ring4hfailureofO-Ring7）0型圈允許擠出間隙無壓圳擾態(tài)2）壓力悴用（叫羌僅力悴用下的匡！fi伏恿最大允許擠出間隙gmax和系統(tǒng)壓力，0形圈截面直徑以及材料硬度有關。通常，工作壓力越高，最大允許擠出間隙gmax取值越小。如果間隙g超過允許范圍，就會導致O形圈擠出甚至損壞，當壓力超過5MPa時，建議使用擋圈表一，材料硬度，壓力及0型圈截面直徑間關系材料硬度壓力MPa0形圈截面直徑W1.782.623.535.337.00邵氏硬度A70W3.500.080.090.100.130.15W7.000.050.070.08

12、0.090.10W10.500.030.040.050.070.08邵氏硬度A80W3.500.100.130.150.180.20W7.000.080.090.100.130.15W10.500.050.070.080.090.10W14.000.030.040.050.070.08W17.500.020.020.030.030.04邵氏硬度A90W3.500.130.150.200.230.25W7.000.100.130.150.180.20W10.500.070.090.100.130.15W14.000.050.070.080.090.10W17.500.040.050.070.08

13、0.09W21.000.030.040.050.070.08W35.000.020.030.030.040.04由上圖可知正確選擇電池組上下箱體間預留間隙是O-Ring密封圈密fF豆*蘋毎y曜T理度i封作用的關鍵參數(shù)，但是前提要已知電池包內部預壓，O型圈材料。O型圈壓縮量選擇123456789mmass23-4567B9mm05-050O32211液壓-氣動-靜密封液壓-動密封氣動-動密封和材料有關的O形圈圓周方向的壓縮力O型圈材料特性特長聚雖ES橡膠機機強度優(yōu)良，但耐熱性、耐化學藥品性較差“另外，硬度的客詵范圉廣泛“丁聆椽膠fhBR)耐磨性、耐油性試良，且枷格便宜&由于耐候性不隹，應避免在陽

14、光直射的場所，或產(chǎn)生冥氧的電氣鍛査酎近愷用*氟丁擁眩(CR)整體性能平衡，旦價櫓便宜.Z丙樟瞳(EPDM)耐愜性比良，旦價梏便宜耐曲性.耐嫩性較差異丁橡膠(IIF0由于耐懊性、氣密性憂龍，可用于充氣輪胎的內胎等.耐油性、酎燃性較差。氟椽膠(FPM)備種性能均優(yōu)良，但價格較高再硅橡膠(SI)耐熱性優(yōu)良，怛機械強度較差f且價梏倩高C低彈性椽膠hanenighl*)沖擊吸牧性憂良“囲熱性、腐棗性及秫油性較差O型圈材料特性比較圖特性比較圖斜域性*曲熱性fiTW(CR)堿性ZWK(EPDMJin撻餐崖M.性兩乜爭爲咼悒用總孚評品住STW(HR)*reti耐比竽焉邑倍幅権膠CFPIVI)科憚性硅ffi(S

15、i)郴誼注廈酎址學環(huán)曲性低彈性権膠時性兩比學藥品怪O型圈材料特性排序項目特性排序硅據(jù)膠低彈性橡膠異丁橡膠乙丙橡膠丁晴橡膠氟壕膠氯丁橡膠案聽橡膠丁聘橡膠低彈性橡般氯丁橡膠異丁橡膠硅噱膠乙丙橡膠氟橡膠硅慮膠低弾性櫃膠異丁椽膠乙兩機膠氧丁棣膠鷹氨醋橡腔丁睛標膠低彈性橡膠聚氧酯橡膠丁購橡膠氯丁橡膠異丁橡膠乙丙橡膠硅橡膠氟楡膠異丁橡膠乙丙橡膠低粥性橡膠畦橡膠氯丁橡膠襲氨耐丁睛椽膠氟橡膠強機械強度耐候性耐糜性耐熱性耐油性O型圈材料硬度聚氨酯-橡膠的肖氏硬度標準硬度標準肖SA95高爾天球肖KA9O肖KA7O壘球肖氏A5O塑料橡皮肖KA3O自行車內胎硬度的容許范圉：記載數(shù)值的士氐凝膠的硬度表示用AskerC和

16、針入度來表示口Ask曰C和在聚氨酯橡膠的硬度表示中所使用的肖氏A硬度的關系，大致如不圖所示口TOC o 1-5 h z硬度計A1020304（5DfiOSO90（肖氏A）IIIIIIIIrASKERC20304fl50607D8090srisoioic型niiiiiiJISK2207已將針入度標準化，使規(guī)定重量的針垂直進入試件中，根據(jù)進入的長度來表示試件的硬度。針入度的值71/10mm時，對應針入度為1。(數(shù)值越大則材質越柔軟乜)因此同肖氏硬度或ASKBR的相對比較較為困聊，故沒有刊登比較表。13)O型圈材料特性14)O型圈材料耐化學性耐化學藥品性比較畏氨酯橡臉丁睛橡腔氯丁機腔乙丙橡膠異丁據(jù)膠

17、汽油aaXX水0O強醴X000強堿XOXX-AX-A0-0XXX-O=優(yōu)*0=良、=可*x=不可磋橡膠低強性橡腔-O0OaXOX-2X厶XOX15)O型圈材料耐溫性完美WORD格式整理0型圈材料選擇原則外界因素：工作狀態(tài)：動密封，靜密封；連續(xù)工作，間斷工作等工作介質：液體、氣體還是兩相流，及介質的物理化學性能，與介質相容性3，工作壓力：介質工作壓力高低，壓力波幅，瞬時最大壓力4，工作溫度：瞬時溫度和冷熱交變溫度5，成本來源：成本低，來源廣O型圈的硬度硬度：一般為70-90邵氏硬度，靜密封選低值70，旋轉密封取高值80，極少采用90。O型圈設計原則通則：O型圈密封是擠壓式密封，設計主要內容為O型

18、圈的壓縮和拉伸。O型圈直徑壓縮和拉伸。a，壓縮量過小：泄漏b，壓縮量過大：應力松弛引起泄漏c，拉伸量過大：界面直徑減少太大而引起泄漏壓縮率設計：勺；圖44O形巒封圈的安裝在外圓的矩形槽內專業(yè)資料分享在內國的矩形槽內完美WORD格式整理專業(yè)資料分享有足夠的密封接觸面積避免永久變形摩擦力盡量小圓柱靜密封：10%-15%，平面靜密封：15%-30%。往復運動密封：10%-15%。旋轉動密封：內徑比軸大3%-5%,外徑壓縮率為3%-8%。低摩擦用密封：一般為5%-8%,考慮介質和溫度引起的膨脹,如超過15%,重新選材。拉伸率設計：W%=(d+d)/(d+d)。0010型圈裝入軸中后，一般會有拉伸，如果

19、無拉伸，裝配時容易脫出，如拉伸過大，會導致0型圈截面積減少太多，出現(xiàn)泄漏。一般其拉伸量為1%-5%。裘4-2O形燮壓堀率與拉伸豪的選取范BE茁封型霞密封仆質拉忡量樣f軸)1壓堀量仁僚1.03104101152515-25往St動血抻叭液壓油*空r1.02”，0型圈安裝時受拉伸；用于滑動密封，如活塞密封。圖46O形圈的三種狀態(tài)（D產(chǎn)產(chǎn)6）O型圈溝槽槽口和槽底圓角設計：槽口圓角：防止0型圈裝配時出現(xiàn)割傷和刮傷。R=0.10.2mm過大，過小會出現(xiàn)什么情況？（擠出和割傷）槽底圓角：防止出現(xiàn)應力集中，動：R=0.11.0mm，靜:R二d/2mm,0型圈溝槽表面粗糙度設計：靜密封：Ra=6.33.2,動

20、密封：Ra=1.6,旋轉密封：軸凹槽：Ra=0.4或更小。采用什么樣的工藝來加工溝槽比較好。溝槽的粗糙度過大或過小會出現(xiàn)什么問題。目的：防止0型圈在工作時出現(xiàn)間隙咬傷和擠出實效。使用：單向受壓，一個擋圈；雙向受壓，兩個擋圈。紗4-8不便用梢的最天允許間籲恒（儲也$測門壓力脅IP,3.53,5-?10.51IK5-14M-2170GM0.250.J5Olfi0.7000500,401)25険用塢令僅用壓力可達70MP*r用于噴體式蟲菠帶中熹E3IZ焼，弊（只曲做j切口式捎梱h.思戌氐尼雄1010一般使用壓力対25MPa（不適用I血轉矗據(jù)運動使用壓力可這?0MPa,用于廿割式安轉槽中0型圈溝槽型式

21、和公差：詳見GB/T34523簣4弋O羽圈溝槽型式(JfUGBH345Z.319S8)禪向密封.紳封初槽帶捋is的忙力J嗎P33.3.2非金屬0型圈失效模式0型圈常見的失效原因有材料問題、壓縮變形、間隙咬傷、扭曲現(xiàn)象、磨料磨損、表面粗糙度不當和焦耳效應等。1)壓縮變形，如下圖所示:COMPRESSIONSETDescriptionoffailureappearance:Thisfailureiscommontobothstaticanddynami匚sealingapplications.Thistypeoffailureproducesflatsurfacesonthesicl已呂ofthe

22、O-Ringthatwerecompr已弓呂巳1usuallythetopandbottomifsittingflatonaid已skHThesourcesoffCOMPRESSIONSETfailure:TheO-RIngmaterialusedhaspoorcompressionsetresistanceTheO-RingmaterialusedhaslimitedresistancetoheatTheO-RingisswellinginthegrooveduetofluidincompatabilityTheO-RInghastoomuchsqueezeInth亡grooveHowtoe

23、liminateCOMPRESSIONSETfailure:UseahigherqualitylowcompressionsetmaterialCheckthecomparabilityoftheO-RingmaterialtothefluidSelectamaterialgoodforheatproducedinoperationDoubleche匚1th已groovedim已n呂ioriforpropersqueezeCheckexistingO-RIngstockforphysicalproperties2)0型圈磨損，如下圖所示:ABRASIONDescriptionoffailure

24、appearance；Thisfailureismostmmonindynamicsealingapplications-likereciprocatingandrotatingshaftSuThistypeoffailureproducesaflattenedsurfaceonthesideoftheO-RingbodysubjectedtoChemovement.Th召sourcesOfABRASIONfailure：Themetalsurfa匸亡aretooroughandareabrasivetotheO-RingThemetalsurfacesaretoosmooth,notallo

25、wingproperluhricationNolubricationinthedesignOperatingternperaturesaretoo-highForthematerialThesystemfluidiscontaminatedwithabrasiveparticlesHowtoeliminateABRASIONfailure：Changesurfacefinishestorecoinmende廿ArrangeforbetterluhricationUseamaterialsuitableforhighertemperaturesElirninateanysourceofconta

26、miration匚H曰nq十七口曰EQi亡*abna引on召臺ist已ntO-Ring巳i曰I3)O型圈安裝損壞，如下圖所示：INSTALLATIONDscripitiornoffaiiiure：appearaneeThisfailurecamoccurinbothstaticanddynamicO-Rings.ShortnicksorscratchesorpeelingonLhcsurfaceoftheO-RingcanbenoticedTheourcesofINSTALLATIONfailure；TheuseofsharpedgedLooIsSharpcornersontheO-Rinqg

27、rooveSharpthreadsthattheO-Ringp白益就否overMolead-inchamferO-RingwasrtollubricatedO-RingwastwistedortrappedbetweenmetalsurfacesPourqualityoftheHowtoeliminateINSTALLATIONfailure：CoverallthreadswithmaskingtapeBreakallsharpedgesCreateaISLo2Ddegreelead-inchamferLubricateO-RingduringinstallationUsecorrectsiz

28、edO-Rina4)O型圈爆破失效，如下圖所示：EXPLOSIVEDECOMPRESSIONDescriptionoffailurepperance:Yauwillfindrandomruptures,crater-bkeporesandsmallslits,whichhaveoriginatedwithinthebodyoftheO-Ring.ThesourcesofEXPLOSIVEDECOMPRESSIONfailure;GasespenneatingtheO-RingmaterialRspiddecompressionofthosegasesMicro-explosionsDccdri

29、ngasdecompressiontakesplaceHowtoeliminateEXPLOSIVEDECOMPRESSIONfaHure:SlowsystemcyciesdownIriizreasetimeforcl已compressionReplacewithahardermaterialSelectasmallerO-RmgcrosssectionO型圈擠出失效如下圖所示：EXTRUSIONDescriptionoffailureappearance:YouwillIseesaridgePnibblesandsmaIImissingpiecesofthemateriaIalongeith

30、erthetnnerdiameterorotaerdiameterduefromthedown-streamsideoftheO-Rlng.ThesourcesofEXTRUSIONSExcessrvesysternpressuresToomuchclessrancebetween,meatingpartsMateriaItoosoftC-RingbodytoolarqeforthegrooveImproperlymchlnedi1rooveAttackbysystemfluidHowtoeliminateEXTRUSION：DecreasearregulatesystempressureRe

31、fitmatingpcsrtsrmachimingbacktoproper;concentricfitSelectahardermateriiaIDeterintnecorrectORingcrosssectionsizeAddback-upringsRe-ma匚111口已-gmovetoirietudecletinr呂rndothgrooveedgeRepla匚它O-Ringwithdifferenttypeafseal0型圈膨脹失效如下圖所示：EXCESSIVESWELLDescriptionoffailureappearance：IdentifiedbyDbviou5dimensiono

32、fthebodyoftheO-Ring,Reducedphysicalproper-tiesTwhichcausesimproperfrt.Heatandfrictionexceleratessealfailure.ThesourceofEXCESSIVESWELL;ThematerialabsorbssystemrFutdscausingswellingAnobviouschemiciiljncomptabiiityHowtoeliminateEXCESSIVESWELL:IfestmaterialforfluidcomptabHityConsult目chemicaI亡ompatabilit

33、/chrttodeterminesuitablem石turi曰IO型圈老化/氧化失效如右圖所示：WEATHERINGOROZONECRACKINGDescrtptionoffaHureappearance:Exposureof7eitherstaticorclnamicseeviingO-Ringtowethet;刁tniosphererpolutionsmnduftra-violetFight.ThesourceofWEATHERINGOROZONECRACKING;AttackofthepolymerchainsdestructionofthematerialcausingcrackingHowtoeliminateWEATHERINGOROZONECRACKING;Sele