O-ring герметизирует соединение только после контролируемой деформации. Слишком малая глубина канавки чрезмерно сжимает кольцо, повышает трение и ускоряет нагрев. Слишком большая не создаёт начального контакта. Узкая канавка не оставляет эластомеру места для температурного расширения и набухания.
Размер кольца сначала выбирают в разделе O-ring круглого сечения, но окончательное решение принимают по расчёту посадки, а не по совпадению двух диаметров.
Три величины, которые нельзя смешивать
Сжатие показывает, насколько уменьшилась высота круглого сечения после сборки. Заполнение сравнивает площадь сечения кольца с площадью канавки. Растяжение возникает, когда внутренний диаметр кольца увеличивают при установке на посадочный диаметр. Эти эффекты связаны: при растяжении сечение становится меньше, а объём эластомера практически сохраняется.
| Показатель | Упрощённая формула | Что контролирует |
|---|---|---|
| Сжатие | ε = (d2 − h) / d2 × 100% |
начальный контакт и трение |
| Заполнение | η = (πd2²/4) / (b × h) × 100% |
запас пространства в прямоугольной канавке |
| Растяжение | λ = (Dп − d1) / d1 × 100% |
посадку кольца на диаметр |
| Наружный диаметр | D = d1 + 2d2 |
проверку свободной геометрии |
Здесь d2 — диаметр сечения, h — рабочая высота канавки после сборки, b — её ширина, Dп — посадочный диаметр, d1 — внутренний диаметр свободного кольца.
Пример ориентировочного расчёта
Пусть d2 = 3,0 мм, h = 2,4 мм, b = 4,0 мм. Тогда:
ε = (3,0 − 2,4) / 3,0 × 100% = 20%.
Площадь сечения кольца равна π × 3,0² / 4 ≈ 7,07 мм². Площадь прямоугольной канавки — 4,0 × 2,4 = 9,6 мм², а заполнение:
η ≈ 7,07 / 9,6 × 100% = 73,6%.
Это учебная оценка без допусков, фасок, радиусов и изменения сечения при растяжении. Trelleborg в техническом руководстве рекомендует проектировать заполнение канавки не выше 85%, чтобы оставалось пространство для набухания и теплового расширения. Рабочие значения сжатия, растяжения и зазора берут из таблиц для конкретного типа соединения.
Статика, шток и поршень требуют разных посадок
В неподвижном фланцевом соединении главное — стабильное контактное давление и сопротивление среде. В штоковом узле кольцо скользит по наружной поверхности, а в поршневом — по внутренней. Различаются направление давления, поверхность трения, требования к смазке и допустимое сжатие. Круглая канавка «по месту» без привязки к режиму может работать на стенде и потечь после нагрева или пуска.
ISO 3601-2:2025 задаёт размеры посадочных мест общего назначения. ГОСТ 9833-73 связывает типоразмеры колец с отечественными узлами. Для готовой машины приоритет имеют чертёж и инструкция производителя.
Зазор и выдавливание
Под давлением мягкий эластомер стремится выйти в зазор между сопрягаемыми деталями. Риск растёт с давлением, температурой и величиной зазора, а снижается при большей твёрдости и установке защитного кольца ПOK. Опорное кольцо не исправляет овальную расточку, чрезмерный люфт или повреждённую поверхность.
Перед выпуском чертежа считают худшие сочетания допусков: минимальное и максимальное сжатие, заполнение после набухания, растяжение и экструзионный зазор. Для ремонта сначала правильно измеряют старое кольцо и канавку, затем сверяют номинал со стандартом.
Из каталога Amalor
