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フランジに使う固定用Oリングのつぶし代・充填率の計算方法

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今日は「フランジに使う固定用Oリングのつぶし代・充填率の計算方法」についてのメモです。先日、密閉ユニットの設計をしました。その際にフランジにOリング溝を入れ、Oリングで密閉する設計を行ないました。そのときに作成した「つぶし代」と「充填率」を計算するシートを作り履歴を残しましたので、UPしようと思います。

 

Oリング

OリングのJIS規格について

まず先に、OリングのJIS規格を確認します。OリングのJIS規格は以下の通りです。

  • JIS B 2401-1:Oリング
  • JIS B 2401-2:ハウジングの形状・寸法
  • JIS B 2401-3:外観検査基準
  • JIS B 2401-4:バックアップリング

Oリングのつぶし代・つぶし率・充填率について

Oリングは、液体や気体などが装置から漏れるのを防ぐために使用するものですよね。一般的には「シール」するといいますが、そのシール性は非常に多くの要素が絡んできますね。

まず先に、Oリング初心者の方が選定に戸惑う場所が規格です。P規格とかG規格とかV規格とかですね。これは従来の設計の流用であればその規格でも良いでしょうが、新規で起こす場合は適切に選ぶ必要があります。これは慣れてくるまではメーカーさんに聞きましょう。

そしてOリングの材質はどう選べば良いかということだけでもメーカーのNOKさんでは200種類とも言われていますので、材質に関しては使用温度とシール対象物を知りメーカーにアドバイスをもらうのが一番です。

次に考えるのはその材料の硬度ですね。Oリングの硬度を決めるには使用圧力を知る必要があります。圧力の程度によってはOリングが圧力に押されて「はみ出し」てしまうので、必要に応じてバックアップリングを付ける必要があります。ただ、これもメーカーさんの手を借りたほうが良いと思いますね。一般的な材質における「はみ出し」の程度はカタログに代表値で載っていますが、それだけでは判断し切れない場合があるので困ったらメーカーさんに聞いてしまいましょう。

以上、ここまでは使用条件を総合的に捉えた判断が必要なので、私としてはメーカー様に直接確認することをお勧めしています。あとはOリングの接する面の面粗度ですね。それはカタログにあるので問題なく設定できると思います。図面に記載するだけです。

最後に、Oリングを使った設計で、ユーザー側で値を決めるところがあります。Oリングの溝などの設計にOリングをどれくらいつぶすか、狙い値を設計する必要があります。それがOリングの「つぶし代」と「充填率」です。

平面固定Oリングのつぶし代・つぶし率・充填率計算

今回のメモでは「平面固定用Oリングを使用した」計算についてです。円筒に関してはまた別途UPしたいと思います。

平面固定用のつぶし代・つぶし率・充填率を計算するには以下の値が必要になります。

  • W:Oリング太さ(mm)
  • d0:Oリング内径(mm)
  • D:溝外径(mm)
  • d:溝内径(mm)
  • G :溝幅(mm)
  • H:溝深さ(mm)

フランジなどに使う平面固定溝のOリングのつぶし代の計算式

δつぶし代[mm]=W-H

 

フランジなどに使う平面固定溝のOリングのつぶし率の計算式

Aつぶし率[%]=(δ/W)*100

 

フランジなどに使う平面固定溝のOリングの充填率の計算式

B充填率[%]=(((PI()/4)*(W^2))/(G*H))*100

 

以上のようになりますね。カタログにあるものは推奨設定にほぼ一致している気がします。

なので、カタログ値の溝寸法で設計すれば推奨設定であるので大きな問題は起きないはずです。また、Oリングの使用における「つぶし代」の設定を各企業様でお持ちのところも多いかと思いますが、その場合「つぶし率」と「充填率」の割合での狙い値を指定される場合もあるのでその値を微調整する必要があるとしたら、これを基にお客様と話を詰めるのが良いと思います。

その推奨設定値も今回UPしたエクセルシートに記載しています。

 

エクセルシートのダウンロード

ここでは「JIS B 2401 G(平面固定用)Oリングの基本計算」をダウンロードいただけます。つぶし率と充填率の把握にお役立てください。また内圧用と外圧用で寸法の追い方が違いますのでご利用の際はご注意願います。またそれらはエクセルのシートにて分けています。使えるようでしたらどうぞご利用ください。

 




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