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。

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.

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！

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。。。

ok!

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.

好，顶一顶，请斑竹加分

cggboy:讲得好,我有同感::y::y

加分

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，，，，