密封结构的设计计算
密封圈设计任务：确定O形密封圈尺寸参数、相对压缩量和受拉伸时绳径的变化；给出矩形截面密封槽的深度、宽度。
1 .O形密封圈尺寸参数确定
称O形密封结构的内径D为圈径、密封圈横向截面直径dm为绳径。
圈径D的确定
圈径D由密封槽的位置而定，一般取D等于或小于密封槽的内侧直径
绳径dm的确定
绳径dm与圈径D有关，一般原则为D越大，dm也越大。较大的dm有利于密封可靠性(可防止密封圈被挤出槽外)，但考虑到接头的尺寸限制，dm也不能太大。根据实践经验，推荐用下式确定绳径(单位为mm)：
\({d}_{m}={k}_{m}D+{d}_{0m}\)
对端面密封，可取km和d0m分别为0.005和3mm；对侧面密封，可取km和D0m分别为0.004和2mm。上式适用范围为D≥50mm。
O形密封圈的相对压缩量
在内压作用下，O形密封圈具有良好的自紧密封性能。理论上只要相对压缩量εm >0，即能保证密封。太大的预先压缩对密封圈的贮存性能不利。O形密封圈的相对压缩量εm由下式确定
\({\varepsilon}_m=\frac{{\Delta}{d}}{{d}_{m}}\)
Δd为O形密封圈的绝对压缩量。
密封结构设计时，εm 要预先给定。实践表明，对端面密封取εm =0.20～0.30、侧面密封取εm =0.15～0.20似已足够。
O形密封圈受拉伸时的绳径变化
对端面梯形密封槽结构，O形密封圈要套在喷管固定体或者堵盖上。为了使O形密封圈与这些连接件之间有一定的预紧力，固定体或堵盖与 O 形密封圈接触处的直径应大于圈径D，一般为D+ΔD。这样一来，O形密封圈将受到拉伸、绳径将减小。绳径dm的减小量δdm 由下式确定：
\({\delta}{d}_{m}=\frac{{\nu}{\Delta}{D}}{D}{d}_{m}\)
式中ν为O形密封圈材料的泊松比。
已知数据
密封圈径D(mm)：
系数km：
基础直径d0m(mm)：
相对压缩量εm：
绝对压缩量Δd(mm)：
O形圈材料泊松比ν：
O形圈径增大量ΔD(mm)：
O形密封圈设计
密封圈绳径dm(mm)：
O形圈绳径的缩小量δdm(m)：
2 O 形矩形密封槽结构尺寸确定
采用 O 形密封圈时，密封槽一般为矩形截面槽或梯形截面槽。确定密封槽尺寸的原则是：一要确保相对压缩量，二要使O形密封圈不被挤压坏。
设矩形截面密封槽的深度为H、宽度为B，为确保O 形密封圈的相对压缩量为εm ，则槽深为
\(H=(1-{\epsilon}_{m}){d}_{m}\)
适用于平底法兰堵盖。如果法兰设有压入槽内的凸台，那么槽深应根据凸台的高度而适当增加以保证相对压缩量为εm 即可。
槽宽B的确定有两种方法：
- 设矩形槽横截面积与O形密封圈横截面积之比为ζ，则有、\(BH=\frac{1}{4}\pi \varsigma d_{m}^{2}\)，由此得槽宽为
一般取ζ≥1.1，即可确保O形密封圈不被挤压坏。
- 由于O形密封圈受压缩后，其横截面宽度为
\(B=\left( \frac{1}{1-{\varepsilon}_{m}}{d}_{m} \right)\);
适用范围为0.1≤εm ≤0.4。显然，槽宽选为O形密封圈受压缩后的横截面宽度，O形密封圈肯定不会被挤压坏。
槽的横截面积与绳的横截面积之比ζ：
槽的深度H(mm)：
槽的宽度B(mm)：
3 梯形截面密封槽确定
梯形截面密封槽的宽度B与O形密封槽一致。当O形密封圈圈径与梯形槽内侧直径相等时，在保证相对压缩量为εm 的条件下，从加工工艺考虑，梯形槽的外侧深度H1是可测量的，故应首先确定。当挤压角为αm 时，H1由下式确定
\({{H}_{1}}=\left( 1-{{\varepsilon }_{m}} \right){{d}_{m}}-\left[ B-\frac{{{d}_{m}}}{2}\left( 1+\tan \frac{{{\alpha }_{m}}}{2} \right) \right]\tan {{\alpha }_{m}}\)
当然，如果梯形槽的B、H1、αm 和绳径dm给定，也可由该式确定相对压缩量εm 。
O形密封圈具有良好的自紧密封性能，挤压角不必取得过大，一般为0°≤αm ≤5°。
槽的挤压角αm：
槽的深度H1(mm)：
槽的大端深度H(mm)：
槽的宽度B(mm)：
