QJ 2748A-2004 固体火箭发动机密封结构通用技术要求

中华人民共和国航天行QJ业标准

QJ2748A—2004

FL1337代替QJ2748—1995

固体火箭发动机密封结构通用技术要求

Generaltechnicalrequirementsforsealstructureofsolidrocketmotor

2004－09－01发布2004－12－01实施

国防科学技术工业委员会发布

QJ2748A—2004

前言

本标准代替QJ2748—1995《固体火箭发动机密封结构通用技术要求》。

本标准与QJ2748—1995相比，有以下主要技术内容变化：

a)根据固体火箭发动机研制工作的实际需要，增加了目前常用的O形橡胶密封圈（以下简称O形

圈）材料及其性能，并提出材料选择的一般原则；

b)补充给出了O形圈内径（d1）和O形圈截面直径（d2）的选择设计关系和区域；

c)根据国内固体火箭发动机对O形圈截面直径（d2）的使用频率以及初始压缩率（ε0）一般选择

设计值，提出了适用于国内本行业的d2第一与第二系列，并相应给出了d1与d2的公差范围与ε0

的选择范围；

d)在QJ2748—1995基础上对d2的选择范围也作了适当扩大；

e)增加了O形圈预拉伸率计算方法及密封结构变形对O形圈初始压缩率（ε0）的影响，并给出了

考虑上述预拉伸率与变形后修正的初始压缩率（εr,0）计算公式；

f)据自然贮存或加速老化试验，可进一步得到既考虑O形圈预拉伸和密封结构变形，又考虑O形

圈永久变形条件下最终剩余压缩率，并根据试验对密封圈贮存后密封寿命提出了一般设计步骤；

g)增加了O形圈溢出间隙量要求；

h)在O形圈质量检验技术要求中，增加了O形圈模压件分模面和粘接件粘接面要求以及材料性能

测定等要求。

本标准由中国航天科工集团公司提出。

本标准由中国航天标准化研究所归口。

本标准起草单位：中国航天科工集团公司六院四十一所。

本标准主要起草人：伍天健。

本标准于1995年5月首次发布，本次为第一次修订。

I

QJ2748A—2004

固体火箭发动机密封结构通用技术要求

1范围

本标准规定了固体火箭发动机（以下简称发动机）O形橡胶密封圈（以下简称O形圈）的选择、一

般密封结构与分类、密封结构设计、不溢出间隙量要求、预拉伸与结构变形对压缩率的修正、O形圈寿

命设计、质量检验技术要求等。

本标准适用于O形圈工作温度在－50℃～200℃，发动机工作时间不超过180s、工作压强在30MPa

以下的静密封结构设计。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的

修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究

是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T321—1988优先数和优先数系

GB/T1184形状和位置公差未注公差的规定

GB/T1800.4—1999极限与配合标准公差等级和孔、轴的极限偏差表

GB/T3512硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验

GB/T5720—1993O形橡胶密封圈试验方法

GJB248氟橡胶制品

GJB464专用橡胶零件

GJB990.3—1990军用橡胶密封材料舰对地导弹用

3术语和定义、符号

3.1术语和定义

下列术语和定义适用于本标准。

3.1.1

截面直径crosssectiondiameter

O形圈横截面的直径。

3.1.2

压缩量presscapacity

O形圈在截面直径方向压缩时的变形量。

3.1.3

压缩率pressrate

O形圈的压缩量与截面直径之比。

3.1.4

密封面sealface

O形圈在压缩时，在压缩方向上O形圈与密封结构上的平面或斜面相接触的面（包括密封沟槽底面）。

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3.1.5

接触宽度contactwide

密封圈在压缩条件下，O形圈横截面与密封面相接触的宽度。

3.1.6

面积比arearatio

密封槽的横截面面积与O形圈横截面积之比。

3.1.7

轴向（端面）密封axial(endface)seal

O形圈在压缩条件下，其压缩方向和密封结构的轴线方向相同时为轴向（端面）密封。

3.1.8

径向（侧面）密封diametral(rateralface)seal

O形圈在压缩条件下，其压缩方向和密封结构的轴线方向垂直的密封。

3.1.9

压缩永久变形率pressperpetualdeformedrate

O形圈压缩后的永久变形量与初始压缩量之比。

3.1.10

初始压缩率initialpressrate

O形圈在装配到位后，所产生的压缩量与截面直径之比。

3.2符号

以下符号适用于本标准。

A—密封沟槽与O形圈横截面积面积比；

2

A1—密封沟槽截面面积，单位为平方毫米（mm）；

2

A2—O形圈截面面积，单位为平方毫米（mm）；

b—密封沟槽宽度，单位为毫米（mm）；

B—O形圈在压缩后变形最大宽度（图2），单位为毫米（mm）；

C—O形圈在密封结构密封面上接触宽度（图2），单位为毫米（mm）；

db—螺栓最小径，单位为毫米（mm）；

d1—O形圈内径（图2），单位为毫米（mm）；

d2—O形圈截面直径，单位为毫米（mm）；

d3—轴向密封沟槽内径，单位为毫米（mm）；

d4—轴向密封沟槽外径，单位为毫米（mm）；

d5—径向密封沟槽配合面直径（图6～图8），单位为毫米（mm）；

Eb—螺栓材料弹性模量，单位为兆帕（MPa）；

g—密封结构配合偶件间隙量（图4～图8），单位为毫米（mm）；

gmax—最大间隙控制量，单位为毫米（mm）；

h—矩形密封槽深度，单位为毫米（mm）；

h1—梯形密封槽小端深度，单位为毫米（mm）；

h2—梯形密封槽大端深度，单位为毫米（mm）；

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h—梯形密封槽平均深度，单位为毫米（mm）；

L—下法兰外柱面至密封槽中点的距离（图4、图5、图9），单位为毫米（mm）；

Lmin—径向密封双矩形沟槽邻边最小间距（图7、图8），单位为毫米（mm）；

Lb—法兰密封结构螺栓露出下法兰的长度，单位为毫米（mm）；

Nb—法兰密封结构螺栓个数；

pmax—发动机最大工作压强，单位为兆帕（MPa）；

rg—密封槽棱角倒圆半径；

r1—密封槽底内角圆半径，单位为毫米（mm）；

r2—密封槽或密封凸台锐边倒圆半径，单位为毫米（mm）；

Zmin—径向密封装配导引段最小长度，单位为毫米（mm）；

λ—预拉伸率,用百分比（%）表示；

εt—压缩永久变形率，用百分比（%）表示；

ε0—不考虑预拉伸和结构变形时的初始压缩率，用百分比（%）表示；

εr,0—考虑预拉伸和结构变形后剩余压缩率，用百分比（%）表示；

εr—考虑预拉伸、结构变形和永久变形后O形圈剩余压缩率，用百分比（%）表示；

Δε1,0—预拉伸率引起的压缩率，用百分比（%）表示；

Δε2,0—结构变形引起的压缩率，用百分比（%）表示；

δ0—初始压缩量，单位为毫米（mm）；

δr—O形圈永久变形量（图10），单位为毫米（mm）;

δr,0—考虑O形圈预拉伸和结构变形后的剩余压缩量，单位为毫米（mm）；

θ—下法兰第一道密封圈导引面斜角（图9），单位为度（°）；

β—梯形密封槽槽底或凸台倾斜角（图4、图5），单位为度（°）；

α—径向密封导引段倾斜角（图6、图7），单位为度（°）；

φmax—法兰密封结构上、下法兰张角变形，单位为度（°）。

4O形圈选择

4.1材料选择

4.1.1常用的O形圈材料主要性能

GJB990.3—1990及目前发动机常用的O形圈材料性能见表1。

表1O形圈材料主要性能

材料种类氟橡胶硅橡胶丁腈橡胶

材料代号F111F108G105G601—

抗拉强度MPa≥14≥17≥4.5≥7.0≥12

性扯断伸长率%≥90≥130≥100≥150≥130

能邵氏硬度A70±575±565±565±580±5

参玻璃化温度℃≤－20≤－30≤－60≤－70≤－45

数压缩永久变形%

≤30≤20≤50≤50≤40

（200℃，24h，25%压缩率）

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4.1.2材料选择的一般原则

4.1.2.1材料抗拉强度、伸长率与硬度

一般在发动机压强较高、结构刚度又较弱的情况下，通常选用抗拉强度与邵氏硬度较高的橡胶材料。

4.1.2.2耐低温性能

材料的玻璃化温度应低于发动机最低使用环境温度，一般玻璃化温度应不高于-50℃，当环境使用

温度低于-20℃时推荐采用耐低温的硅橡胶。

4.1.2.3橡胶材料与介质的相容性

在发动机密封结构中常在密封槽或O形圈表面涂敷腻子（如铬酸锌或聚苯醚撑单组分室温不固化腻

子）。使用这种腻子时必须通过专门试验确定它们对密封圈溶胀、抗拉强度、扯断伸长率等影响很小时

才允许使用。

4.1.2.4耐高温性能

对多道密封结构，其中靠近燃气的密封圈，推荐采用氟橡胶材料。

4.2尺寸和初始压缩率（ε0）的选择

4.2.1O形圈的d1与d2的选择

首先根据发动机总体给定的开孔直径和密封结构空间，选择密封结构形式（即轴向或径向）和与开

孔直径相适应的d1（见图1）；然后按表2优先数选定d2的初值，其比值d1/d2应在图2所示的阴影区内；如

果密封结构刚度较小，应选用较大的d2值。

0

dd22δ0

δ

max

max

g

g

2

2

g

dg

r

dr

cC

B

d1B

d1

b

图1O形圈参数和初始压缩量δ0

4.2.2O形圈初始压缩率（ε0）和d2与d1的公差选择

4.2.2.1初始压缩率

O形圈通过机械外力而产生初始压缩量δ0，而得到初始压缩率ε0，并按公式（1）计算，即：

δ0

ε0=×100%⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯（1）

d2

式中δ0与d2见图1。

4.2.2.2O形圈d2的公差和ε0的选择

跟据GB/T321—1980规定的优先数以及GJB464，并考虑到实际使用状况，将d2编制成第一和第二

两个系列，并给出对应的尺寸公差和ε0常用的使用范围，见表2。

4

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跟据表2的密封结构形式（即轴向或径向）和d2的范围选择合适的初始压缩率ε0，对密封结构变形

较大而直接影响ε0的，应选择较大的压缩率。

d

d11200

d2200

d2

150150

100100

5050

00

0123456789d2/mm

0123456789d2/mm

图2d1与d2的参数之间关系一般使用范围

表2O形圈d2、d2的公差与ε0的一般选择范围

截面直径d2初始压缩率ε0

mm公差%

mm

第一系列第二系列轴向（端面）径向（侧面）

2.001.80±0.08

2.502.25±0.09

28～3218～22

3.002.80±0.10

4.003.55±0.11

4.504.25±0.12

5.005.30

±0.13

5.60—

6.006.3022～2815～18

±0.14

6.50—

7.007.50±0.15

8.009.00±0.16

4.2.2.3O形圈d1的公差

O形圈d1的公差按表3确定。

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