汽车空调O型圈的设计和校核

汽车空调O型圈的设计和校核 陈黄梅 （奇瑞汽车研发总院动总集成研究院，安徽 芜湖 241009） 【摘要】汽车空调是一个较新的行业，它在20世纪90年代才来到我国，因此，与汽车空调有关的技术及设计标准大都来自国外，包括汽车空调O型圈的设计和校核，我国还没有完善的标准体系。本文将针对“汽车空调O型圈的设计和校核”这一主题进行阐述，使大家对这方面的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 有一个更加深入的了解。 关键词 压缩率；伸长量；拉伸率 0　前言 汽车空调O型圈价格便宜，制造方法较为简洁，易安装，功能完善，在汽车空调行业应用的范围较广。而为了使O型圈在空调系统密封中发挥出更加稳定、更加牢靠的作用，做好汽车空调O型圈的设计和校核工作是非常有必要的。 1　O型圈的概述与密封原理 1.1　O型圈概述 O型橡胶圈密封圈简称O型圈，是一种截面形状为圆形的橡胶圈。O型密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。O型圈有良好的密封性能，即可用于静密封，也可用于动密封中。不仅可单独使用，而且是很多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很宽，如材料和尺寸选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。 1.2　O型圈密封原理 O型密封圈是一种挤压式密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。 1.3　汽车空调O型圈材料选择 O型圈的材料有很多，例如：天然橡胶（NR）,丁苯胶（SBR）,丁基橡胶（IIR）,但是，汽车空调O型圈的材料是氢化丁腈胶（HNBR）。 氢化丁腈胶（HNBR）是丁腈胶在氢化后得到的物质，氢化丁腈胶（HNBR）与丁腈胶相比，耐温性、耐候性都更为理想。氢化丁腈胶（HNBR）的温度范围是：-25摄氏度至150摄氏度。氢化丁腈胶（HNBR）的抗磨效果、抗撕效果、抗张效果都很好，它在各种大气条件下的抵抗性都较好。 2　汽车空调O型圈的设计 汽车空调O型橡胶密封尺寸按照国家标准GB3452.1液压气动用橡胶密封圈尺寸系列设计，汽车O型橡胶密封尺寸公差按照GB3452.1液压气动用橡胶密封圈尺寸公差标准设计。 2.1　压缩率 压缩率设计 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 ：压缩率=（O型圈断面直径—沟槽深度）÷O型圈断面直径×100%设计人员在设计压缩率的时候，要注意以下三点：a、密封的基础面积要达到相关标准；b、要尽量避免变形情况的发生；c、摩擦力必须要控制在合理的范围之内。压缩率的具体范围要根据以下几种情况确定：圆柱密封，压缩率：10%~15%；平面静密封，压缩率：15%~30%；往复运动密封，压缩率10%~15%；旋转运动密封，压缩率3%~8%；在摩擦力较小的条件下，压缩率：5%~8%。 2.2　伸长量 伸长量计算公式：O型圈内径伸长率=(O型圈安装沟槽底径—O型圈实际内径)÷O型圈实际内径。 在安装后，设计人员最需要注意的就是O型圈的伸长量，伸长量的范围推荐在1.03~1.05之间。 2.3　拉伸率 拉伸率设计公式：拉伸率=（轴径+截面直径）÷（O型圈内径+截面直径）×100% O型圈装入轴中后，会出现拉伸,如果无拉伸，装配时容易脱出，如拉伸过大，会导致O型圈截面积减少太多，出现泄漏。拉伸率的大体范围为：在1%~5%之间。 2.4　间隙 在设计时，设计人员应该尽可能的缩小间隙。O型圈沟槽径向间隙要符合相关规定，防止O型圈在间隙中被挤出。被密封元件的径向间隙与系统压力、O型圈截面直径、O型圈的硬度有着密不可分的联系。 2.5　圆角 槽口圆角半径在0.1~0.2mm之间，可以有效避免O型圈在装配时出现划伤问题；槽底圆角半径在0.1~1mm之间，避免出现应力过于集中的现象。 2.6　沟槽 沟槽体积要比O型圈体积大15%。沟槽较易加工，在设计沟槽的时候，除要确保精度、尺寸外，还要保证沟槽容易拆卸。 沟槽宽度：沟槽宽度过窄，沟槽容易磨损；沟槽宽度太宽，沟槽容易扭曲。 沟槽深度：槽深的设计决定O型圈的设计压缩量，沟槽深度加上间隙小于O型圈自由状态下O型圈的线径。 O型安装沟槽深度推荐如下： d0=O型圈断面直径，b=沟槽宽度，H=沟槽深度 （a）当d0=1.2mm，b=1.5mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=1.05mm；活塞杆密封，H=1.08mm；静密封，H=0.9mm； （b）当d0=1.8mm，b=2.2mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=1.58mm；活塞杆密封，H=1.64mm；静密封，H=1.3mm； （c）当d0=2.65mm，b=3.4mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=2.38mm；活塞杆密封，H=2.44mm静密封，H=2.0mm； （d）当d0=3.55mm，b=4.6mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=3.25mm；活塞杆密封，H=3.34mm；静密封，H=2.7mm；e、当d0=5.3mm，b=6.9mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=4.87mm；活塞杆密封，H=5.01mm；静密封，H=4.0mm； （f）当d0=7.0mm，b=9.30mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=6.48mm；活塞杆密封，H=6.65mm；静密封，H=5.4mm。 槽楞外圆角：r=0.1～0.2mm；槽底圆角：R=0.2～0.5mm 沟槽的形状有很多，具体如下：矩形沟槽，在静密封和动密封中较为常见；V型沟槽，适用于静密封和低压条件下的动密封，但是，V型沟槽摩擦力大，所以，V型沟槽并不经常被使用；半圆形沟槽，适用于旋转密封运动；燕尾型沟槽，适用于摩擦力较小的密封中，但是这种沟槽的工艺性能不是很高，实用性较低。 2.7　汽车空调O型圈安装注意事项 （1）O型圈为橡胶制品，存放的环境温度不宜过高（低于150度），1避免长时间的高温造成O型圈的老化。 （2）带有O型圈的管路接头装配前，需进行必要的现场自检，确认O型圈是否在其要求的工况位置，规避运输，搬运过程中存在的潜在失效风险。 （3）装配前涂油，避免摩擦过大造成O型圈损坏。 （4）在管路安装的时候，要使接头和对接面保持同心度，防止在倾斜的时候工人用力对接造成O型圈损坏。 （5）管路装配时，接头的堵盖要做到即拆即用，防止拆掉时长时间 不装，造成划伤、破损。 3　汽车空调O型圈的校核 3.1　管路各接口处O型圈的校核 校核O型圈，主要要看压缩量、伸长量和拉伸率。压缩量偏大，会产生泄漏，密封效果不良；拉伸过大会造成密封不良、O型圈的寿命减少。 3.2　汽车O型圈校核结果判定如下： 压缩量：15%~25%——国标及设计手册推荐 伸长量：1.03~1.04——国标及设计手册推荐 拉伸率：2%~5%——国标及设计手册推荐 4　结语 汽车空调O型圈的设计不当，不单单会影响汽车空调O型圈的使用性能，还会加大它的损坏程度。 O型圈设计完成后，主要的工作就是校核，根据校核结果对设计进行修正。 参考文献 ［1］章习柱.O形圈在低压气动装置中的使用[J].液压与气动，2010，10（12）：68-69. ［2］冯利军，臧彦斌.O型密封圈的选择与设计[J].现代车用动力，2011，3（10）：32-33． ［3］国家标准GB/T531.1、GB/T6031、GB3452.1、GB3452.3等. ［责任编辑：薛俊歌］ 1