O-RING的密封原理(節錄自 AIR WATER MACH INC.)

O-RING安裝到溝槽內時,由於溝槽的深度比O-RING線徑小,因此O-RING會被壓縮。此壓縮量稱為O-RING的壓縮餘量。在微量壓力下如圖1所示,藉由O-RING自身的橡膠彈性發揮密封作用。如從單側施加液壓的話,就如圖2所示,由負荷液壓產生高反作用力。稱為O-RING的密封作用。

【圖1】 初始密封力

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【圖2】 液壓負荷時密封力

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O-RING溝槽的設計

壓縮餘量

在運動用情況下使用O-RING時壓縮餘量會對密封效果、滑動阻力、壓縮永久變形等產生很大的影響,因此必須控制在必要的最小限度內。運動用時,特別是速度快、潤滑條件差等的情況下,請將壓縮餘量設定至比一般運動用的O-RING更小些。 固定用的O-RING使用方法被分為如圖3所示朝直徑方向壓縮的圓筒固定用,以及如圖4所示朝直徑方向與直角方向壓縮的平面(法蘭)固定用。使用圓筒面固定用時,一般採用和運動用O-RING同樣的壓縮餘量。使用平面固定用時,需考慮到因螺栓的伸縮及法蘭面的歪斜造成壓縮餘量減少,所以平面固定用的壓縮餘量需要設計得比運動用、圓筒面固定用的壓縮餘量大些。如圖5所示的是按照用途分類的O-RING的壓縮餘量。

【圖3】 圓筒面固定用

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【圖4】 平面固定用

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間隙

O-RING在低壓狀態下,藉由壓縮餘量來達到密封效果,隨著壓力升高產生變形,同時增加了張力來達到密封效果。在高壓作用下如圖6-3所示,O-RING在活塞、汽缸、杆和軸套的間隙之間產生擠出部分,這也是造成損傷的原因。因此,這種間隙盡可能設計得小一些。為防止擠出可與背托環一起使用。

圖6-1

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圖6-2

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圖6-3

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背托環的使用

O-RING在受到高壓作用下,會從間隙產生擠出的部分。為防止擠出可與背托環一起使用。背托環在受到從兩方壓力時,安裝在O-RING的兩側,如只受到一方壓力時,如圖7-1所示,可在壓力的相反方向安裝一個背托環。如有足夠的空間,如圖7-2所示,即使是只受到一方壓力也建議安裝兩個背托環。材料可使用各種合成樹脂,但一般常使用鐵氟龍(四氟乙烯樹脂)。背托環的形狀有無切口、斜切口、梯形切口這三種,從使用效果來看,無切口的使用效果最為優越;從安裝上來看,斜切口和梯形切口最為方便。

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圖7-1

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圖7-2

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這裡僅摘錄我覺得有用的資訊,其他詳細參數請參考原文網站 AIR WATER MACH INC.

 

有了O環的基礎概念後,如果要設計O環和相關的配合尺寸大概有2-3個方案

第一種就是要有很多的設計經驗,這樣就可以輕易地選用合適的O環

接下來就是依賴線上計算器,推薦兩個線上計算器

1. Trelleborg O-Ring 計算程式

線上 O-Ring 計算程式為工程師和專業人員提供了一種快速且方便的工具,可根據國際 O-Ring 標準 ISO 3601 來計算 O-Ring 的尺寸和對應的溝槽尺寸。您只需輸入安裝規格,即可得到推薦的 O-Ring 尺寸、溝槽配置和對應的料號。

https://www.trelleborg.com/zh-tw/seals/resources/design-support-and-engineering-tools/o-ring-calculator

雖然有人在網路上寫過教學,但我覺得原廠的教學比較詳細,可惜是英語的

https://www.tss.trelleborg.com/e-learning/en/O-Ring-Calculator/story_html5.html

2. O 環大師

2016的時候,繼茂橡膠工業股份有限公司推出首支APP「O-Ring Master」,提供最完整的O-Ring橡膠密封圈尺寸查詢工具。

由於是台灣的自己的APP要大力推薦,可惜介面也還是英文的

https://www.gmors.com.tw/list/o-ring-master.htm

GMORS O環大師提供橡膠密封圈的國際標準尺寸查詢,當您使用本應用程式(APP)您不需要網路連線即可操作;除了O型環也可以查詢到X型環及補強環(背托環)尺寸,另外也可以依安裝的缸體溝槽尺寸搜尋您適用的O型環。

 

主要功能介紹:

尺寸搜尋(Dimension Search): O型環、X型環和補強環(背托環)

-可輸入公制(MM)或英制(Inch)的單位。

-完整的O型環橡膠密封圈國際標準尺寸: 美規AS568、米制METRIC、日規JIS B2401 P/G/S/V、日規JASO F404、大陸國標GB/T 3452.1、英規BS 4518和瑞典規SMS 1586。

-AS568規格的 O型環提供可搭配的補強環(背托環)。

-提供在尺寸公差範圍內可替代的O型環。

O型環溝槽(O-Ring Housing): 活塞密封、軸密封及平面密封

-可輸入公制(MM)或英制(Inch)的單位

-提供靜態密封及動態密封應用的計算(平面密封只提供靜態)

-搭配的O型環尺寸多達7種國際規格(美規AS568、米制METRIC、日規JIS B2401 P/G/S/V、日規JASO F404、大陸國標GB/T 3452.1、英規BS 4518和瑞典規SMS 1586)可滿足大部分缸體溝槽安裝需求。

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