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标题: 关于O－Ring的设计 [打印本页]

作者: cggboy 时间: 2003-6-4 23:57
标题: 关于O－Ring的设计
因我需要设计体温计的防水机能时给日本人强迫我去找资料计算，因此查阅了很多外国网站，找到了一些O－Ring设计的技巧，请大家指导。

首先介绍一些 O－Ring的材料
O－Ring 即为常用的密封圈，常用材料为 NBR， silicon等，以 NBR为最常用。

下面先介绍 NBR 这种材料

月青橡膠 (NBR)
俗名或商品 Nltrlleor Buna N
化學名 NltrlleButadi-ene

物理性質：
密度(gm/cm3)  1.00
硬度範圍(Shore A) 20-90
透氣性 B-A
電氣抵抗 D-C
香 B
味 C-B
沾污抵抗 C-B
粘結性 B-A
機械性質
抗張強度(max psi) 3,500
摩擦抵抗 A
撓曲抵抗 B
撕裂抵抗 B
衝擊抵抗 C
變形能力 B
彈性 B
回彈性 B
應力釋放 B

※  A=最好 B=平平 C=劣 D=不宜採用

NBR O－Ring一般使用为黑色，其他特殊场合下有白色，透明和其他颜色，经过我与O－Ring厂家调查所得，因NBR橡胶制作O－Ring时加入一种黑色素（具体名称忘记了，待查），因此强度最高，其次为透明色。其他颜色的O－Ring的强度稍微差一点，因此，一般常用黑色的。

作者: cggboy 时间: 2003-6-5 00:05
一般的 O－Ring设计，需要一些具体的参数，参数的决定对防水性的效果有很大的作用，一般都要经过计算所得。下面介绍一些计算O－Ring具体参数的公式和技巧。

ID＝ Inner Diameter ＝O－Ring 内径

CS＝cross-section diameter= 横截面积

C＝ O－Ring 线径压缩量

O-Ring Volume＝ O－Ring的体积

Gd ＝ Groove Diameter （槽的内径）

Bd ＝ Bore Diameter （槽的外径）

GW＝ Groove Width ＝槽宽

Gland Volume＝槽的体积

主要为以上的，还有一些其他的如下：

O-Ring 部分

CSmax＝ Maximum Cross-Section Diameter
  Upper bound on the cross-section diameter for a given set of input requirements.

CSmin＝ Minimum Cross-Section Diameter
  Lower bound on the cross-section diameter for a given set of input requirements.

CStol＝ Cross-Section Tolerance
Manufacturing tolerance on the O-Ring cross-section diameter.

Cmax＝ Maximum Compression
  1 Upper bound for the cross-section compression when the O-Ring is seated in the gland; used as a design input.

Cmin＝ Minimum Compression
1 Lower bound for the cross-section compression when the O-Ring is seated in the gland; used as a design input.

槽（Gloove）部分

Btol ＝Bore Diameter Tolerance
Manufacturing tolerance on the bore diameter.

Gtol ＝Groove Diameter Tolerance
Manufacturing tolerance on the groove diameter.

作者: cggboy 时间: 2003-6-5 00:30
介绍了 O－Ring的具体参数后，以下是我多日寻找资料后总结的 O－Ring的设计技巧，请高手们指教。
O－Ring分两种场合使用，一种为静态的场合，一种为运动的场合。运动的场合下使用的 O－Ring要求更为严格。
此外，还分Axial（轴向）放和 Radial Seals（平面）放的 O－Ring，要求也稍有不同。

一般O-Ring具体要考虑参数的计算如下所示：

1。ID  （O－Ring Inner diameter）
Operating Point----- % ------------ S
minimum --------------1% ----------- 0.01
maximum -------------5% ------------0.05
recommended ------2% ------------0.02
为了使O－Ring能很好和槽位配合，一般槽的Gd 比 O－Ring的 ID 大 1％～5％，最佳值为 2％，过大O－Ring 容易产生过分拉伸而容易老化。

2。 CS （Cross Section Diameter）（O－Ring 线径的选取）
& C （O－Ring 横截面线径的压缩量）

可知：

则 O－Ring的横截面线径压缩量为：

Seal Type--------------%--------------C
static （静态）-------40%----------0.40
dynamic（动态）-----30%---------0.30

一般来说，静态下， O－Ring横截面要压缩 40％，动态要压缩30％，这样才能够很好的保证放水和功能。

从槽的尺寸，以及选用的C，我们就可以计算出 CS（O－Ring横截面线径）了。

此外，如有特别精密的场合，需要验证各个公差对设计尺寸和效果的影响。

3 。Groove Width （槽宽）
O－Ring槽的槽宽一般设计为 O-Ring 线径的 1.5倍。

4。 Gland Fill （O－Ring压缩后在槽内体积的充满程度）
O－Ring 装入槽后压缩后，一般设计值为占据了槽内 75％的空间。
即 O－Ring体积为槽的体积的 75％

5。综述：
1）对于某些装配件具有不规则的横截面， O－Ring的内径可能要设计得小一点，以便能咬紧槽位而不容易掉。具体问题具体分析咯，哈哈。
2）第3，第4项一般只选用一项来计算便可，本人建议用 4.Gland Fill 来计算实际一点。
3）对于运动场合下和轴向放置的 O－Ring，需要考虑其实际的配合情况，一般ID 不用太紧， CS就要保证有足够的压缩，还有充满体积（Gland Fill）必须要保证有必要的剩余体积。
4）对于四方形的槽位，角位要倒R，考虑O－Ring的线径（CS）与四个角位的R的配合是否有可能出现空隙。
5）公差的影响，必要时需要考虑最大公差和最小公差时候O－Ring的装配情况，以保证设计的完善。

以上为我总结的 O－Ring 的设计原则（Guide），希望各位高手们能指点指点，谢谢，我希望有分加呀，哈哈！

作者: leadt 时间: 2003-6-5 07:44
可以这么说：你没有设计的实践经验，理论就是理论，按你这样的设计思路根本没办法批量化，仅检验这一块就不允许。。。

作者: xfptcs 时间: 2003-6-5 09:36
ok!

作者: cggboy 时间: 2003-6-5 10:07
很感谢这位先生提的意见, 曾经,我也认为靠经验来设计是最好的. 但是, 日本人教会了我们设计要从计算开始, 对于某一个扣位, 某个弹簧的反弹力, 电镀层厚度, 曾经我也嫌他们很麻烦, 但是结果令我相信,如果单凭一代一代的经验传授, 而不从理论上去设计计算, 产品的效果只是会停留下来.我想这正是为什么日本的产品总是比中国产品性能更好,更优越的原因了. 这个年代, 不只是做东西出来就可以, 要看谁做得最好才有市场啊!

对于这些O-Ring的设计参数资料, 我想他是用在设计阶段用的, 就是说您在设计 O-Ring的尺寸与槽位的尺寸时就应该按照参数去进行计算来做设计, 根本不会有不实际的. 而并不是利用他来进行检验, 这个想法不对.

曾经我们也怀疑参数是否有误, 但是我们的产品出来的效果体现出来其作用.对于不同的产品, 可能场合不用有一些改变, 但是我想大体上应该按照这些原则, 我是寻找了很多知名的网站才得到这些 O-Ring的 Guide的, 并不是凭空而谈, 请以上的先生考虑我的意见.

经验是需要, 但是设计还体现在计算上, 这需要您对各行各业的工艺有很深的了解才行, 这也是一个重要的部分呀. 毕竟,很多东西不能用标准件, 需要对设计尺寸进行计算检讨.

我觉得一个设计师应该也学会去计算进行设计, 而不是单凭自己师父给自己的经验而盲目设计.当然, 经验也是非常重要的, 经验结合计算, 才能做得最好.

作者: ansem 时间: 2003-6-5 10:16
好，顶一顶，请斑竹加分

作者: jason_zo 时间: 2003-6-5 10:27
cggboy:讲得好,我有同感::y::y

作者: Billxiong 时间: 2003-6-5 12:01
加分

作者: elking2 时间: 2003-6-5 12:35
to:cggboy
不错，你说的没大错，但之所以我说你没实践经验而是你从事的工作比较狭窄。
1）你懂市场吗？东西好就能获得市场吗？价格相比质量而言在某种程度上更能决定一个产品的市场份额。公差上去了意味着加工成本上去，意味着报废率的上升，这些都是钱啊。。。。。
2）我每天都在跟日本、美国的工程师在交流，不错，他们对技术的透明度值得我们去学习，但是别忘记这里是中国，是全球采购基地，我真的想知道到底有多少人在这样设计？我曾经骂他们叫“学院派设计”，但楼主既然这么说让我怀疑，谁能解我迷惑？
3）这么简单的事情，为何要这么复杂？去一趟橡胶厂就搞定了嘛~~
4）工作了，，，，

作者: cggboy 时间: 2003-6-5 20:05
回答楼上那一位先生所说：

1. 我说要考虑公差, 我是说明在一些特殊严格要求上, 比如一些严谨的防漏气, 防水结构. 其他的我总共才总结了四点，其他的都是铺路，以增长大家知识面而讲的，难道计算一下 ID＝0.98 Gd, 线径要压缩30％，体积要是槽体积的75％等等就要花很多的时间么，其实那是很快很方便的事情了，总结一下那些资料您就会发觉了。

2. 你说去橡胶厂走一走就知道了, 我不是否定跟厂家联络的好处. 我这些结论也是从很多厂家问回来的, 比如说 NBR的颜色黑色比其他颜色更耐用等结论就是从厂家里得知的, 自己也在外国网上找到了相关资料证实.

3. 请您不要误会我的意思, 我说要这些参数公式进行设计计算, 是为了由开始设计阶段, 去进行计算决定槽宽, O-Ring的尺寸Size, 而不是画出了槽宽, 然后就去试验不同种的O-Ring, 去看看那一种适合, 我觉得这就不是设计了, 首版可能试验得没有问题, 可能大货生产时就出问题了, 而且这样往往得不到最佳的设计.  特别是在做全新的产品时, 对于一些特殊尺寸的O-Ring, 往往要打样, 难道您打5,6个样本去配, 看看那一个好么. 又比如当您改了槽宽, 又要去问厂家, 我应该用那一种 O-Ring呀, 这样么. 我觉得设计就在于在起初的时候就通过一些方法, 比如通过计算, 通过以前的一些实际产品的尺寸, 通过一些经验, 去设计各个配合，各个结构，而不是通过试一试，看看行不行，然后想着去改模啊等。在设计的最初阶段，您就要抱着第一次就搞点的信念，不要总是以为可以改动两三次，或者尝试，要有这种精神，才能做的最好。

我想我讲得离题了，或者，我的设计经验十分肤浅，但是每一个人都有成长得过程了，希望各位继续指点。

为什么我抱着这种想法呢，好像很不实际，但我觉得这是体现出一个人得严谨性的，或者在一些私人企业，他们可能要快，那当然是要满足老板为前提，但是自己虽然没时间去算，您也应该认识到要做这一步。

一个28岁刚毕业的博士，和一个做了10年的小学毕业的师父仔，可能一起出来，师父仔各样都很行，做也快，熟手等等，但是再过5年，10年，师父仔还是师父仔，但是博士他就能凭着他的理论和实际的经验，做出更有效率，更美的东西出来。我想这正如我们的设计，要以高的要求要求自己，当您熟手后，习惯后，你就能比其他更有能力，起码，你能解析为什么要那么做，而不是那个厂叫我那么做，经验告诉我那么做。

希望那些 O-Ring 设计资料对大家有用，即使O－Ring在很多产品中不太常用，也只是一个小小的部件。

作者: alexsung 时间: 2003-6-5 20:53
斑主加分呀!
新兄弟讲得不错!
设计就是理论与经验的结合.

作者: jasonpoon 时间: 2003-6-5 23:44
其实机械设计手册就有这些资料, 如果要详细点就找机械密封的书籍.
一般设计者可以直接查表就得出结果.
有国标:GB3452.1-82
ZB J22002-88
都不错.
不过话讲回来,看看鬼子们的设计经验也是很很好的尝试.

作者: gemini7506 时间: 2003-6-6 10:05
呵呵，一楼的，你那个资料是NOK的，还是北京东山的啊！其实像你这个产品，用国内的O－ring就可以满足要求了！

作者: curves 时间: 2003-6-6 11:25

cggboy wrote:
设计要从计算开始, 对于某一个扣位, 某个弹簧的反弹力, 电镀层厚度, 曾经我也嫌他们很麻烦, 但是结果令我相信,如果单凭一代一代的经验传授, 而不从理论上去设计计算, 产品的效果只是会停留下来.我想这正是为什么日本的产品总是比中国产品性能更好,更优越的原因了. 这个年代, 不只是做东西出来就可以, 要看谁做得最好才有市场啊!
  

::y

作者: leafofsea 时间: 2003-6-6 13:03
我觉得curves说得的确很有道理。在一个较大的公司里，任何设计都不能单凭经验去解决问题。如果说所有的东西都是凭着师傅带徒弟传下来的话，结果往往会出现越来越大的偏离。我指的是与设计目标的偏离。这就像照猫画虎一样，出来的东西往往是形似而神不同。应为设计的目标往往是需要不断创新的，创新的东西往往找不到参考点，你如果还是依据过去的经验，或者是依据目前的状况去作创新的设计，我不认为你会做出好的东西来。当然，经验应该是很重要的，但理论性的东西对于一个新手更重要。

作者: mr.shang 时间: 2003-6-6 13:14
cggboy说的有道理，要知其然还要知其所以然。

建议加分

作者: leadt 时间: 2003-6-6 21:07
这个论坛怎么回事呢？仅灌水浇花吗？不想再跟人再争论这些无聊的话题，还是赚钱要紧啊。。。。

作者: cggboy 时间: 2003-6-6 21:46
谢谢各位的支持！

楼上那一位先生：

我的资料是在国外网站找的。全是英文的资料，然后总结了几个网站的资料汇集而成的，不是北京东山的。

我的意思不是说在国外做O－Ring，而是设计 O－Ring 尺寸的问题呀。

作者: hijk 时间: 2007-9-8 14:13
标题: 关于O-RING 的密封

原帖由 cggboy 于 2003-6-5 10:07 发表
很感谢这位先生提的意见, 曾经,我也认为靠经验来设计是最好的. 但是, 日本人教会了我们设计要从计算开始, 对于某一个扣位, 某个弹簧的反弹力, 电镀层厚度, 曾经我也嫌他们很麻烦, 但是结果令我相信,如果单凭一代一 ...

cggboy 作为一个工程师任何时候都必须非常严谨地对待每一个设计数据; 这还要从小日本那里学习吗? 少把小日本拿出来吹捧！  最烦那些到现在还有思想被小日本迷惑的人！
  做事的时候多用点心！你就能成为一流的工程师；不要以为小日本有多了不起。

作者: wanger001 时间: 2007-9-10 23:42

原帖由 elking2 于 2003-6-5 12:35 发表
to:cggboy
不错，你说的没大错，但之所以我说你没实践经验而是你从事的工作比较狭窄。
1）你懂市场吗？东西好就能获得市场吗？价格相比质量而言在某种程度上更能决定一个产品的市场份额。公差上去了意味着加工 ...

兄弟，同感，就像《疯狂的石头》里边的台词：费那事儿干嘛？现成的结构尺寸、现成的过盈量，拿来就用，能起作用就行。当然能知道是怎么算的，也就是知道，估计小日本也是装B，给楼主看看他们是如何如何严谨，其实也不见得每次他们都会去算，算出来也未必准确。就像我们这里搞制冷系统设计一样，设计公式几百种，算出来的结果还不如买台样机来研究强，毕竟很多东西都是实验数据得出的。

作者: twovy 时间: 2007-10-30 20:17
精典哟,谢谢,顶!

作者: jc_chen 时间: 2007-10-30 23:36
LZ说的对，经验要，但其过程也必须了解。

作者: zhengshan_li 时间: 2007-10-31 09:24
……
理论没错，实践更没错……
请别忘了，有大部分人都是先有理论后有实践（不单是O-ring方面）……
支持楼主！

作者: weilone 时间: 2007-11-1 18:41
还是顶一下,有前途.

作者: junhui_meng 时间: 2007-11-1 19:17
对于10楼的说法有点不赞同!
我是从事作花洒(淋浴蓬头),我是搞生产技术的每天就是和这个O-RING打较道,当密封较果不好,生产线就会积压大量的不良品,当一个好的设计,不仅仅带来低的价格,也能有很高的生产较率!在设计之初还是要好好的进行计算的!有经验的设计师不仅仅有良好的理论支撑也不离不开实际的工作经验!

作者: hzh_swim 时间: 2007-11-1 19:27
我想知道楼主这些资料怎么找到的？方法

谢谢

作者: xxao740204 时间: 2007-11-1 21:49
写得不错，这样的工程师现在少了

作者: xuyouli123 时间: 2007-11-2 10:52

原帖由 hijk 于 2007-9-8 14:13 发表


cggboy 作为一个工程师任何时候都必须非常严谨地对待每一个设计数据; 这还要从小日本那里学习吗? 少把小日本拿出来吹捧！  最烦那些到现在还有思想被小日本迷惑的人！
  做事的时候多用点心！你就 ...

你这样的发言只能是你的一种悲哀，我们是需要学习东西，学习东西在什么人身上都可以去学习的，难道你会因为你现在需要学习的东西在你不喜欢或很厌恶的人的身上你不去学习吗，要知道学习永远是没有界限的。以后多回去端正一下态度，不要以为你的经验就是万能，楼上有句仁兄说的不错，经验只能让人知道应该这样做，但是不能让人知道为什么这么做。但是学习的理论知识就可以补充这些了。

作者: xxao740204 时间: 2007-11-3 17:05
loushangdezhengque

作者: petertqf 时间: 2010-6-23 16:22
You do a very good job! Many thanks!

作者: tangbin700 时间: 2010-6-23 17:17

cggboy 发表于 2003-6-5 10:07
很感谢这位先生提的意见, 曾经,我也认为靠经验来设计是最好的. 但是, 日本人教会了我们设计要从计算开始, 对于某一个扣位, 某个弹簧的反弹力, 电镀层厚度, 曾经我也嫌他们很麻烦, 但是结果令我相信,如果单凭一代一代 ...

说得还真是这么回事。参数也对。就是看起来有点费劲。

作者: hxzl2005 时间: 2010-6-23 17:21
从计算开始设计

靠尺寸和公差指导生产

这才是正解。

作者: hxzl2005 时间: 2010-6-23 17:25
当然，设计要考虑怎么在零件误差比较大的情况下也能正常使用

塑料件常用的反止就是个很好的例子。

作者: cffcht 时间: 2010-7-27 13:00
学习大家互相学习

作者: luoyuxwllt 时间: 2011-9-17 10:58
我的理解就是：设计还是得靠数据，但需要实践经验来验证数据，因为我们得出的永远是理论值严格意义上讲就是不精确的值（计算时考虑的条件因素没有实际的影响条件因素多），我们需要经验来判断这个“值”到底有多正确。

作者: cggboy 时间: 2012-5-11 00:31
看着10年前的我年少轻狂与执着的追求，尤为感概! 看如今80后，90的颓废新一代，我们当年还是多么的单纯与执着啊！

经历了差不多10年，已说不出那么多慷概的语言了，但是还是对10年前的发言感到骄傲，

一个28岁刚毕业的博士，和一个做了10年的小学毕业的师父仔，可能一起出来，师父仔各样都很行，做也快，熟手等等，但是再过5年，10年，师父仔还是师父仔，但是博士他就能凭着他的理论和实际的经验，做出更有效率，更美的东西出来。
我想这正如我们的设计，要以高的要求要求自己，当您熟手后，习惯后，你就能比其他更有能力，起码，你能解析为什么要那么做，而不是那个厂叫我那么做，经验告诉我那么做。

作者: earth_worm 时间: 2012-5-11 10:44
很好，学习了。我认为多懂一些理论没有坏处，理论联系实际才是最好的，知其然，知其所以然！

作者: chang.daheng 时间: 2012-7-16 23:08
先頂一下!!

作者: yuanwei1213 时间: 2017-6-19 13:46
顶一顶

作者: 海饼干 时间: 2017-6-19 17:14
学习了，知其然，知其所以然

作者: kuliu0621 时间: 2018-11-10 11:14
讲得好,我有同感

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