本发明涉及旋转密封，尤其涉及一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法。
背景技术：
1、密封是航空航天、国防军工和工程机械等高科技领域的关键基础组件。ptfe密封圈因其材料具有良好的化学稳定性、极低的摩擦系数和良好的自润滑性能，得到了快速发展与广泛关注。
2、但是，ptfe密封圈在装配情况下受热时，其整体有向外膨胀的趋势，由于密封座的限制使ptfe密封圈整体无法在径向方向进行膨胀，当温度降低时由于密封圈收缩导致其外圈尺寸减小，因此，ptfe密封圈用于旋转密封时，由于ptfe膨胀系数大且塑性强，密封圈在宽温域下温度变化后，因受压变形后无法恢复使密封圈外径尺寸减小，最终导致密封圈出现随轴转动和泄漏现象。
3、常规的密封尺寸设计方法未考虑其工作温度的影响，且密封圈在使用过程中温度常发生变化，从而导致旋转ptfe密封圈在宽温域工况下使用时常出现泄漏失效等问题，直接影响了密封圈的使用性能。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，能够有效解决宽温域下ptfe油封因温度变化导致其受力无法恢复等问题，为ptfe油封的应用和发展提供技术支撑。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、本发明所提出的一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，包括以下步骤：
4、s1、设计ptfe油封的密封体外径尺寸，使密封体在ptfe油封温度变化时，其在径向方向具有足够的热胀冷缩空间；
5、s2、设计密封体的沟槽深度、o形圈截面直径和o形圈直径，使其在最高工作温度时，密封体沟槽底部因升温受到的温度力大于o形圈的挤压力，同时o形圈的压缩率介于25％和30％之间；
6、s3、选定o形圈的截面直径，同时计算密封体沟槽的深度h；
7、s4、设计密封体沟槽宽度，使其在最高工作温度时，沟槽宽度大于o形圈在其压缩率等于30％时的截面轴向宽度。
8、进一步的，所述步骤s1具体包括：设ptfe油封的密封座内径为d1、密封体外径为d2、密封圈工作时最高温度t1、密封圈加工制造时温度t2；
9、计算密封座内径和密封体外径在最高温度t1时因温升导致的膨胀量：
10、δt＝t1-t2 (1.1)
11、δl1＝d1·δt·α45 (1.2)
12、δl2＝d2·δt·αptfe (1.3)
13、其中，δt为密封圈工作时的最高温度和其加工制造时的温度差值；δl1为密封座内径升温δt的膨胀量；δl2为密封体外径升温δt的膨胀量；α45为密封座材料膨胀系数；αptfe为密封体材料膨胀系数；
14、在最高温度t1时，要求密封座内径膨胀后的尺寸大于密封体外径膨胀后的尺寸，即：
15、d2+δl2≤d1+δl1 (1.4)
16、计算式(1.4)，取d2的最大值做为密封体外径，即：
17、
18、进一步的，所述步骤s2具体包括：设密封体的沟槽深度为h，o形圈截面直径d和o形圈直径d3；
19、计算在最高温度t1时，o形圈被压缩后的径向尺寸，即：
20、
21、其中，δh为o形圈被压缩后的径向尺寸；
22、计算在最高温度t1时，o形圈装配入密封座和沟槽内后的挤压力，即：
23、
24、其中，po为o形圈挤压力；eo为o形圈材料的弹性模量；
25、计算密封体中沟槽底部在最高温度t1时的温度力，即：
26、ft＝eptfeaδtαptfe (1.8)
27、其中，ft为沟槽底部所受温度力；eptfe为密封体材料的弹性模量；a为密封体截面积；
28、在最高温度t1时，要求密封体中沟槽底部的温度力大于o形圈装配后沟槽所受压缩力，即：
29、
30、计算最高温度t1时，o形圈装配入密封座和密封体沟槽内后的压缩率，即：
31、
32、其中，δ为o形圈的压缩率；
33、在最高温度t1时，要求o形圈的压缩率介于25％和30％之间，即：
34、
35、进一步的，所述步骤s4具体包括：设密封体上的沟槽宽度为b，o形圈的截面轴向宽度为b；
36、计算最高温度t1时，o形圈升温膨胀后的截面积，即：
37、
38、其中，s为o形圈膨胀后截面积；αfkm为o形圈材料膨胀系数；
39、计算最高温度t1时，o形圈在其压缩率等于30％时的截面轴向宽度，即：
40、
41、在最高温度t1时，要求沟槽宽度b等于o形圈在其压缩率等于30％时的截面轴向宽度的1.2倍，即：
42、
43、将沟槽深度h、o形圈的截面直径d和直径d3带入式(1.14)，计算得出沟槽宽度b。
44、进一步的，所述密封体上的沟槽位于密封体外圈居中位置。
45、本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
46、本发明通过减小ptfe油封中密封体的外径，使密封体在温度变化时其径向方向有足够的热胀冷缩空间，避免了温度变化对密封体外径的影响以及ptfe油封出现随轴转动等问题。同时建立了ptfe油封中沟槽和o形圈的尺寸设计方法，使o形圈为副密封面提供接触压力的同时避免了其由于压缩量过大导致的永久变形问题。
1.一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：设ptfe油封的密封座内径为d1、密封体外径为d2、密封圈工作时最高温度t1、密封圈加工制造时温度t2；
3.根据权利要求2所述的一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：设密封体的沟槽深度为h，o形圈截面直径d和o形圈直径d3；
4.根据权利要求3所述的一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，其特征在于，所述步骤s4具体包括：设密封体上的沟槽宽度为b，o形圈的截面轴向宽度为b；
5.根据权利要求1所述的一种适用于宽温域下ptfe油封的尺寸设计方法，其特征在于：所述密封体上的沟槽位于密封体外圈居中位置。
