【航空工业行业标准(HB)】 Ｏ型密封圈及密封结构的设计要求

中华人民共和国航空工业标准
HB/Z4-95
0型密封圈及密封结构的设计要求1995—12-13发布
199601-01实施
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
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
密封轴与简·
固定密封
端面密封·
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。
中华人民共和国航空工业标准
0形密封圈及密封结构的设计要求1 主题内容与适用范围
本标准规定了O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
HG 2 - 539
3通用设计要求
聚四氟乙烯零件
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α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：D，—一槽的公称直径;
Da轴的公称直径；
D一密封圈的公称内径：
一密封圈的截面公称直径。
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D(mm)
拉伸率α
1. 06 -~ 1. 04
中国航空工业总公司1995-12-13发布>20 ～ 50
1.05 -~ 1.03
1. 04 ~~ 1. 02
1996—0101实施
HB/Z 4--95
对于孔沟槽（图1C）活动密封，拉伸率最好较轴沟槽密封（图1b）的小些，可用增大直径D的方法来减小拉伸率。
(a）密封圈
(b）轴沟楷密封形式
（c）孔沟槽密封形式
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，呈椭圆形（图1)。压缩率Y按公式(3)计算：
× 100%
b=h ×100% = (1 +
椭圆截面的长短轴可按公式(4)、（5)计算：-0.35g
式中：
k值也可从图2中查找。
3.1.3最小压缩率Y的计算
三R：
）×100%
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，工作介质作用下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.i，比值应大于最小允许压缩率［Yi］，即Yi>[Yn]。
密封圈截面最小径向尺寸
bmin - h,
× 100%
式中:1a,
HB/Z4-95
图2k值曲线图
bmi～ b-1, 1-2-
因制造不精确引起密封圈截面直径d的减小值，取其下偏差的绝对值；因工作介质影响，密封圈截面直径d的减小值；一因温度影响，密封圈截面直径d的变化值，按公式（9）计算。 d - α- At
式中：αt
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α，1.5×10-*);
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
轴沟槽密封槽的最大深度
孔沟槽密封槽的最大深度
式中:Dpmax
Di min -
D2 max - Darm
简的最大直径，按公式（12）；一槽的最小直径，按公式（13）；D2——槽的最大直径，按公式(14);Damir--轴的最小直径，按公式(15)。Dpnaz = D + A, + Az - A3
Dini D, -! A. I- A' - A'3
D2mx = Dz + △, + △z - A3
式中：A,-
HB/Z 4- 95
Ddmin = Da -1 △' I- '- '3
-因制造不精确引起的简（或孔沟槽密封的槽)直径的增大值。△,1
-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。
A2一因工作压力作用，引起简直径的增大值，按公式(16)计算。△2—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。
A3、△'分别为在温度影响下简与槽(对轴沟槽)、槽与轴(对孔沟槽)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=
P· D。,Dw+ D
E(D- D
P· Da,D’ + D
P. Da(1 - μ)
A3(或 '3) = D·α2· At
式中;P-
一工作压力；
Dw—简的外直径;
D,-—空心轴的内直径；
E—弹性模数；
泊桑系数。
一变形点的直径尺寸
t-—在工作状态下，工作介质温度的变化值；一温度线膨胀(收缩)系统，按下列数值选取：a2
钢:αz=12×10-6;硬铝：αz=23×10-；黄铜：αz=16×10‘;铝镁合金：αz=26×10-63.1.4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)。
压缩率
密封性质
压缩率Y
最小允许压缩率【Ymin］
HB/Z 4-95
内部活动密封
12% ~~17%
注：①外部密封是隔离部件内腔与大气的密封。②内部密封是离部件内腔与内腔的密封。③螺纹连接件的密封结构形式见图3。管接头
密封圈
固定密封、外部活动密封
18% ~ 22 %
密封圈
图3螺纹连接件的密封结构形式
螺纹连接件密封
40%~~45%
管接头
密封圈
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密封圜的尺寸、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，可选择，
号比值减小)，可提高密封性能，较大的值。对同一密封直径，选用较大的截面直径（即』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
HB/Z 4-95
号关系曲线
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3
AD(±）
>6~10>10~20
>40~60
>60~80>80～~100>100~150>150～2000.40
3.553.604.004.505.005.306.007.008.00+0.15
3.2.3压模分模面的选择
HB/Z 4-95
密封圈压模分模面分为45°和180°两种。mm
3.55 3.604.004.505.005.306.007.008.00+0.25
3.2.3.1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密封圈安装槽
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，只用于单向压力作用下的固定密封。一般情况下，最好采用矩形密封槽。
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，圆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。由于油的浸泡和温度变化，应考虑0形密封圈的压缩率和体积膨胀。3.3.2槽的计算
槽直径D,、D,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，限制不了保护圜的倾斜，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B。
B=K,·d
部分胶料的槽宽系数K，可按表6选取，安装保护圈时，槽的宽度应加上保护圈的厚度。7
橡胶牌号
HB/Z4-95
矩形槽
压力方向
b。组合槽
密封结构的安装槽
密封性质
试5171
内部活动
外部活动
1.10-1.15 1 1.15-~1.25
1.33～1.36
组合槽
1.15～1.25
1.45～1.55
1.10～1.15
注：K，大的数值适用于小的截面直径d。3.3.3槽公差
槽的公差见表7。
技术要求
P≤21MPa的活动、固定密封。
(1)P≤15MPa的一般要求的
活动密封；
(2)安装保护圈时。
P≤15MPa的一般要求的固定密封3.3.4槽的径向圆跳动t及圆角1
HB/Z 4-95
活动密封
固定密封
3.3.4.1安装槽的允许径向圆跳动t(见图5)按表8。表8
径向圆跳动量t不大于
密封性质Www.bzxZ.net
槽直径
>100 ～200
活动密封
固定密封
3.3.4.2较小的圆角半径，（见图5）有阻止密圈材料被挤入简和轴的配合间隙的作用，圆角半径值按下列数值选取：
一般情况下r，不大于0.2mm；有色金属零件或安装保护圈时，r，不大于0.3mm；必要时可选用更小的值。
rz=0.3~0.5mm(d=1.5~4mm);
2 =0.5~0.7mm(d>4~8mm);
Ig - 0.4~0.7mmc
3.3.5槽的表面粗糙度
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