O形密封圈的材料选用NBR(丁晴橡胶),O形圈内径 ,截面直径 。
由于O形圈所受压力为60MPa,且受双向作用,所以O形圈两侧分别需加挡圈。挡圈材料选用PTFE(聚四氟乙烯),挡圈外径 ,内径 ,截面宽度 。
沟槽尺寸如下:沟槽槽底直径 ,沟槽宽度 ,最小导角长度 ,沟槽底圆半径 ,沟槽棱圆角半径 。
软填料密封材料选用膨胀PTFE/石墨填料,填料截面(截面为正方形) ,填料压盖高度 ,填料压盖法兰厚度 ,压盖螺栓为
 
5    密封结构分析
根据实验经验所得,泵筒、活塞杆和压盖三者之间存在一定的间隙,导致流体从中泄露出来,所以需要进行密封,而本课题对柱塞泵采用了O型圈及聚四氟乙烯填料环的接触密封,结构如图10所示,在扣槽中安装O形圈,并且在O形圈两侧分别加上一个挡圈,在受压力的作用下,防止O形圈往压力方向的间隙挤出变形以致失效。在填料函里面装上4个聚四氟乙烯填料环,其材料具有较好的弹性,在受压力作用是,可以得到缓冲,使其对O形圈的作用力减小,防止O型圈挤入运动副的间隙中。在端盖上安装O形圈,对泵结构进行了多重密封,保证其密封性。
 
图10 柱塞泵的密封结构
5.1    O形密封圈密封原理
O形密封圈是一种挤压型密封,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,接触压力大于密封介质的内压,则不发生泄漏,反之则发生泄漏。这里用于往复轴动密封。
用于往复运动密封时的密封原理
在液压系统中,往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞杆与缸体用到往复动密封。缝隙由活塞杆和缸体内孔形成,活塞杆在孔内轴向运动。密封作用限制流体介质的轴向泄露。用作往复运动密封时,O形密封圈装入密封槽后,其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力 。即使没有介质压力或者压力很小,O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封;当容腔内充入有压力的介质后,在介质压力的作用下,O形密封圈发生位移,移向低压侧,同时其弹性变形进一步加大,填充和封闭间隙。此时,作用于密封副偶合面的接触压力上升为 :
 
式中
 ----经O形圈传给接触面压力,
 
 ----压力传递系数,对于橡胶制O形密封圈 ;
 ----被密封液体介质的压力。
从而大大增加了密封效果。由于一般 ,所以 。由此可见,只要O形密封圈存在初始压力,就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态,使之实现密封的性质,称为自封作用。
5.2    O形密封圈压缩率的计算
O形密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用,如图11所示。
 
图11 O形密封圈密封结构
O形密封圈良好的密封效果很大程度上取决于O形密封圈尺寸与沟槽尺寸匹配的正确性,世界各国的标准对此都有较严格的规定。密封装置设计时若O形密封圈的压缩量选择过小,或加工沟槽式公差波动使压缩量趋小,装配后就会引起泄漏;如果压缩量选择过大,或加工沟槽时公差波动使压缩量趋大,则会导致O形密封圈橡胶应力松弛而形成泄漏。同样,若装配后O形密封圈拉伸过度,也会因其过早老化而引起密封装置泄漏。
O形密封圈的最大压缩率 可按下列公式计算:
 
式中所以
O形密封圈的最小压缩率 可按下列公式计算:
式中所以
 
根据下图12可得,O形密封圈满足截面为5.30mm的压缩率。
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