O形密封圈的密封原理

1、O形密封圈簡稱O形圈，是一種截面為圓形的橡膠圈。O形密封圈是液壓、氣動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。O形圈有良好的密封性，既可用于靜密 封，也可用于往復(fù)運動密封中；不僅可單獨使用，而且是許多組合式密封裝置中的基本組成部分。它的適用范圍很寬，如果材料選擇得當(dāng)，可以滿足各種運動條件的 要求，工作壓力可從1.333×105Pa的真空到400MPa高壓；溫度范圍可從-60到200。    與其它密封型式相比，O形密封圈具有以下特點：    1）結(jié)構(gòu)尺寸小，裝拆方便。    

2、2）靜、動密封均可使用，用作靜密封時幾乎沒有泄漏。    3）使用單件O形密封圈，有雙向密封作用。    4）動摩擦阻力較小。    5）價格低廉。    O形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。在用于靜密封和動密封時，密封接觸面接觸壓力產(chǎn)生原因和計算方法不盡相同，需分別說明。   

3、 1、用于靜密封時的密封原理    在靜密封中以O(shè)形圈應(yīng)用最為廣泛。如果設(shè)計、使用正確，O形密封圈在靜密封中可以實現(xiàn)無泄漏的絕對密封。    O 形密封圈裝入密封槽后，其截面承受接觸壓縮應(yīng)力而產(chǎn)生彈性變形。對接觸面產(chǎn)生一定的初始接觸壓力Po。即使沒有介質(zhì)壓力或者壓力很小，O形密封圈靠自身的 彈性力作用而也能實現(xiàn)密封；當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，在介質(zhì)壓力的作用下，O形密封圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，同時其彈性變形進一步加大，填充和封閉間 隙。此時，坐用于密封副偶合面的接觸壓力上升為Pm：  

4、;  Pm=Po+Pp    式中Pp經(jīng)O形圈傳給接觸面的接觸壓力（0.1MPa）    Pp=K·P    K壓力傳遞系數(shù)，對于橡膠制O形密封圈K=1；    P被密封液體的壓力（0.1MPa）。    從而大大增加了密封效果。由于一般K1，所以PmP。由此可見，只要O形密封圈存在初始壓力，就能實現(xiàn)無泄漏的絕對密封。這種靠介質(zhì)本身壓力來改變O形密封圈接觸狀態(tài)，使之實

5、現(xiàn)密封的性質(zhì)，稱為自封作用。     理論上，壓縮變形即使為零，在油壓力下也能密封，但實際上O形密封圈安裝時可能會有偏心。所以，O形圈裝入密封溝槽后，其斷面一般受到7%30%的壓縮 變形。靜密封取較大的壓縮率值，動密封取較小的壓縮率值。這是因為合成橡膠在低溫下要壓縮，所以靜密封O形圈的預(yù)壓縮量應(yīng)考慮補償它的低溫收縮量。    2、用于往復(fù)運動密封時的密封原理     在液壓轉(zhuǎn)動、氣動元件與系統(tǒng)中，往復(fù)動密封是一種最常見的密封要求。動力缸活塞與缸體、活塞干預(yù)缸蓋以及各類滑閥上都

6、用到往復(fù)運動密封?？p隙由圓柱桿與圓 柱孔形成，桿在圓柱孔內(nèi)軸向運動。密封作用限制流體的軸向泄漏。用作往復(fù)運動密封時，O形圈的預(yù)密封效果和自密封作用與靜密封一樣，并且由于O形圈自身的 彈力，而具有磨損后自動補償?shù)哪芰Α５捎谝后w介質(zhì)密封時，由于桿運動速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封復(fù)雜。    當(dāng)液體在壓力作 用下，液體分子與金屬表面互相作用，油液中所含的“極性分子”在金屬表面上緊密而整齊的排列，沿滑移面與密封件間形成一個強固的邊界層油膜，并且對滑移面 產(chǎn)生極大的附著力。該液體薄膜始終存在于密封件與往復(fù)運動面之間，它亦起一定的密封作用，并且對運動

7、密封面的潤滑是非常重要的。但是對泄漏來講是有害的。 但往復(fù)運動的軸向外拖出時，軸上的液體薄膜便與軸一起拉出，由于密封件的“擦拭”作用，當(dāng)往復(fù)運動的軸縮回時，該液體薄膜便被密封元件阻留在外面。隨著往 復(fù)運動行程次數(shù)增多，阻留在外面的液體就越多，最后形成油滴，這就是往復(fù)運動式密封裝置的泄漏。由于液壓油的粘度隨著溫度的升高而降低，油膜厚度相應(yīng)減 小，所以液壓設(shè)備在低溫下啟動時，運動開始時的泄漏較大，隨著運動過程中因各種損失引起溫度升高，泄漏量有逐漸降低的趨勢。    O形圈作為往復(fù)式密封，結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，可以降低元件價格。主要用在：  &

8、#160; 1）低壓液壓元件中，一般限于短行程和10MPa左右的中等壓力。    2）小直徑、短行程以及中等壓力的液壓滑閥中。    3）氣動滑閥和氣動缸中。    4）作為組合式往復(fù)動密封裝置中的彈性體。    O 形圈作為往復(fù)動密封最適合小直徑、短行程、中低壓力的應(yīng)用場合，氣動缸、氣動滑閥等往復(fù)運動元件中。在液壓元件中，用O形圈作主要動密封，一般限于短行程 和10MPa左右的中低壓力。O形圈不適合用作速度非常低的往復(fù)動密封

9、和單獨作為高壓往復(fù)動密封。這主要是因為在這種條件下摩擦較大，會導(dǎo)致密封過早失 效。在任何型式應(yīng)用中，都要根據(jù)密封件的額定數(shù)據(jù)或能力來使用，并且要裝配得當(dāng)，才能得到滿意的性能。3、旋轉(zhuǎn)運動用密封    在旋轉(zhuǎn) 運動密封中，通常采用油封和機械密封。但是油封的使用壓力較低，而且與O形圈相比，顯得過大和復(fù)雜，工藝性也差。機械密封雖然可用于高壓（40MPa）、 高速（50m/s）及高溫（400），但是結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜、龐大，而且成本高，只適用于石油、化工等作用的一些重型機械設(shè)備上。    O形圈用 于旋轉(zhuǎn)運動存在的主要問題是焦耳

10、熱效應(yīng)。焦耳熱效應(yīng)使高速的旋轉(zhuǎn)軸與O形圈的接觸處產(chǎn)生磨擦熱，生成的熱量使這些接觸部位的溫度不斷上升，橡膠材料受熱嚴(yán) 重變形，壓縮量與伸長量發(fā)生變化的現(xiàn)象。發(fā)熱還加速密封材料老化，降低了  O形圈的使用壽命；破壞密封油膜，由此引起斷油現(xiàn)象，加速密封的磨損。     基于上述情況，近年來國內(nèi)外旋轉(zhuǎn)運動用O形圈進行了廣泛深入的研究。為了避免出現(xiàn)焦耳熱效應(yīng)，關(guān)鍵在于根據(jù)橡膠的性能來正確地選擇設(shè)計O形圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)， 主要是O形圈的拉伸量和壓縮率。根據(jù)實驗，將旋轉(zhuǎn)運動用O形圈設(shè)計成內(nèi)徑與旋轉(zhuǎn)軸直徑相等或稍大些，一般大3%5%，在安裝O形圈時，從內(nèi)

11、徑向里壓縮， 并將斷面的壓縮量也設(shè)計得小一些，一般約為5%。并且，盡量采用受熱量影響小的密封材料，充分考慮O形圈安裝處的散熱問題。這樣就使O形圈的工作情況大為 改善，可應(yīng)用于最高轉(zhuǎn)速達4m/s的旋轉(zhuǎn)軸的密封。    近年來又出現(xiàn)了耐熱氟橡膠和耐磨聚氨酯橡膠，并且對橡膠元件工作的焦耳熱效應(yīng)有了更深入的了解，并針對此問題研究解決方案，設(shè)計出了新的O形圈密封結(jié)構(gòu)，使O形圈能夠更好的應(yīng)用與高速、高壓的旋轉(zhuǎn)運動。    O形密封圈由于其具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工藝性能好、適用范圍廣泛等特點，正廣泛地在旋轉(zhuǎn)運動式密封裝置

12、中推廣。一、O型圈概述O型圈(O-rings)是一種截面為圓形的橡膠密封圈，因其截面為O型，故稱其為O型密封圈，也叫O型圈。其材料主要為丁睛橡膠或氟橡膠。O型密封 圈是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。它主要用于靜密封和往復(fù)運動密封。其使用速度范圍一般為0.0050.3m/s。用于旋轉(zhuǎn)運動密封 時，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置。如液壓挖掘機的中央回轉(zhuǎn)接頭的分配閥動密封機構(gòu)。一般O形密封圈在旋轉(zhuǎn)運動密封裝置中使用較少。O形密封圈一般安裝在外圓或 內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)起密封作用O型密封圈與其他型式密封圈比較，具有以下優(yōu)點：1）結(jié)構(gòu)小巧，裝拆方便；2）靜、動密封均可使用；3）動摩擦阻力比較小

13、；4）使用單件O形密封圈，可對兩個方向起密封作用；5）價格低廉。二、O型圈的標(biāo)記O型圈規(guī)格標(biāo)記方法為：內(nèi)徑i × 線徑d ，比如：O形圈 20*2.4，-2 GB1235-76 中，20 代表大圈內(nèi)徑為20毫米，2.4 代表膠圈的截面直徑是2.4毫米，-2 代表使用的橡膠種類，GB1235 代表的是標(biāo)準(zhǔn)號，76 代表的是標(biāo)準(zhǔn)公布年代。三、O型圈的應(yīng)用O型密封圈主要用于靜密封和往復(fù)運動密封。用于旋轉(zhuǎn)運動密封時，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置。O型密封圈一般安裝在外圓或內(nèi)圓上截面為矩形的溝槽內(nèi)起密封作用。 O型密封圈在耐油、酸堿、磨、化學(xué)侵蝕等環(huán)境依然起到良好密封、減震作用在機床、船舶、汽車、航

14、空航天設(shè)備、冶金機械、化工機械、工程機械、建筑機械、礦山機械、石油機械、塑料機械、農(nóng)業(yè)機械、以及各類儀器儀表上，大量應(yīng)用著各種類型的密封元件。同其它密封元件相比，O形密封圈有著廣泛的優(yōu)勢： -適合多種密封形式：靜態(tài)密封、動態(tài)密封 適合各種用途材料，尺寸和溝槽都已標(biāo)準(zhǔn)化，互換性強 -適合多種運動方式：旋轉(zhuǎn)運動、軸向往復(fù)運動或組合運動（例如旋轉(zhuǎn)往復(fù)組合運動） -適合多種不同的密封介質(zhì)：油、水、氣、化學(xué)介質(zhì)或其它混合介質(zhì) 通過選用合適的橡膠材料和適當(dāng)?shù)呐浞皆O(shè)計，實現(xiàn)對油、水、空氣、煤氣及各種化學(xué)介質(zhì)有效的密封作用。溫度使用范圍廣（ 60 220 ），固定使用時壓力可達 1500Kg/cm2( 與補強

15、環(huán)并用 )。 -設(shè)計簡單 O 形圈斷面結(jié)構(gòu)極其簡單，且有自密封作用，密封性能可靠。 -安裝方便 由于 O 形圈本身及安裝部位結(jié)構(gòu)都極其簡單，且已形成標(biāo)準(zhǔn)化，因此安裝更換都非常容易。 -成本低廉 -材料品種多可以根據(jù)不同的流體進行選擇：有丁腈橡膠（NRB）、氟橡膠（FKM）、硅橡膠（VMQ）、乙丙橡膠（EPDM）、氯丁橡膠（CR）、丁基橡膠（BU）、聚四氟乙烯（PTFE）、天然橡膠（NR）等 O型圈材質(zhì)分類對照及優(yōu)缺點：1,天然橡膠 NR (Natural Rubber) 由橡膠樹采集膠乳制成，是異戊二烯的聚合物。具有很好的耐磨性、很高的彈性、扯斷強度及伸長率。在空氣中易老化，遇熱變黏，在礦物油

16、或汽油中易膨脹和溶 解，耐堿但不耐強酸。 是制作膠帶、膠管、膠鞋的原料，并適用于制作減震零件、在汽車剎車油、乙醇等帶氫氧根的液體中使用的制品。 2,丁苯膠 S B R (Styrene Butadiene Copolyme) 丁二烯與苯乙烯之共聚合物，與天然膠比較，質(zhì)量均勻，異物少，但機械強度則較弱，可與天然膠摻合使用。 優(yōu)點： 低成本的非抗油性材質(zhì) 良好的抗水性，硬度 70 以下具良好彈力 高硬度時具較差的壓縮歪 可使用大部份中性的化學(xué)物質(zhì)及干性、滋性的有機酮 缺點： 不建議使用強酸、臭氧、油類、油酯和脂肪及大部份的碳氫化合物之中。 廣用于輪胎業(yè)、鞋業(yè)、?布業(yè)及輸送帶行業(yè)等。 丁基橡膠 II

17、R (Butyl Rubber) 為異丁烯與少量 isoprenes 聚合而成，保有少量不飽合基供加硫用，因甲基的立體障礙分子的運動比其它聚合物少，故氣體透過性較少，對熱、日光、臭氧之抵抗性大，電器絕緣性佳；對極性 溶劑如醇、酮、酯等抵抗大，一般使用溫度范圍為 -54110 。 優(yōu)點： 對大部份一般氣體具不滲透性 對陽光及臭氧具良好的抵抗性 可暴露于動物或植物油或是可氧化的化學(xué)物中 缺點： 不建義與石油溶劑，膠煤油和芳氫同時使用。 用于制作耐化學(xué)藥品、真空設(shè)備的橡膠零件。 3,氫化丁睛膠HNBR (Hydrogenate Nitrile) 氫化丁睛膠為丁睛膠中經(jīng)由氫化后去除部份雙鏈，經(jīng)氫化后其

18、耐溫性、耐候性比一般丁睛橡膠提高很多，耐油性與一般丁睛膠相近。一般使用溫度范圍為 -25150 。 優(yōu)點： 較丁睛膠擁有較佳的抗磨性 具極佳的抗蝕、抗張、抗撕和壓縮歪的特性 在臭氧、陽光及其它的大氣狀況下具良好的抵抗性 一般來說適用于洗衣或洗碗的清洗劑中 缺點： 不建議使用于醇類，酯類或是芳香族的溶液之中。 空調(diào)制冷業(yè)，廣泛用于環(huán)保冷媒 R134a 系統(tǒng)中的密封件。 汽車發(fā)動機系統(tǒng)密封件。 4,乙丙膠 EPDM (Ethylene propylene Rubber) 由乙烯及丙烯共聚合而成主鏈不合雙鏈，因此耐熱性、耐老化性、耐臭氧性、安定性均非常優(yōu)秀，但無法硫磺加硫。為解決此問題，在 EP 主

19、鏈上導(dǎo)入少量有雙鏈之第三成份而可硫磺加硫即成 EPDM ，一般使用溫度范圍為 -50150 。對極性溶劑如醇、酮、乙二醇及磷酸脂類液壓油抵抗性極佳。 優(yōu)點： 具良好抗候性及抗臭氧性 具極佳的抗水性及抗化學(xué)物 可使用醇類及酮類 耐高溫蒸氣，對氣體具良好的不滲透性 缺點： 不建議用于食品用途或是暴露于芳香氫之中。 高溫水蒸汽環(huán)境之密封件。 衛(wèi)浴設(shè)備密封件或零件。 制動 ( 剎車 ) 系統(tǒng)中的橡膠零件。 散熱器 ( 汽車水箱 ) 中的密封件。 5,丁睛膠 NBR (Nitrile Rubber) 由丙烯睛與丁二烯共聚合而成，丙烯睛含量由 18%50% ，丙烯睛含量愈高，對石化油品碳氫燃料油之抵抗性愈

20、好，但低溫性能則變差，一般使用溫度范圍為 -25100 。丁睛膠為目前油封及 O 型圈最常用之橡膠之一。 優(yōu)點： 具良好的抗油、抗水、抗溶劑及抗高壓油的特性。 具良好的壓縮歪，抗磨及伸長力。 缺點： 不適合用于極性溶劑之中，例如酮類、臭氧、硝基烴， MEK 和氯仿。 用于制作燃油箱、潤滑油箱以及在石油系液壓油、汽油、水、硅潤滑脂、硅油、二酯系潤滑油、甘醇系液壓油等流體介質(zhì)中使用的橡膠零件，特別是密封零件。可說 是目前用途最廣、成本最低的橡膠密封件。 6,氯丁膠 CR (Neoprene 、 Polychloroprene) 由氯丁烯單體聚合而成。硫化后的橡膠彈性耐磨性好，不怕陽光的直接照射，有

21、特別好的耐大氣老化性能，不怕激烈的扭曲，不怕二氯二氟甲烷和氨等制冷劑，耐稀 酸、耐硅酯系潤滑油，但不耐磷酸酯系液壓油。在低溫時易結(jié)晶、硬化，貯存穩(wěn)定性差，在苯胺點低的礦物油中膨脹量大。一般使用溫度范圍為 -50150 優(yōu)點： 彈性良好及具良好的壓縮變形。 配方內(nèi)不含硫磺因此非常容易來制作 具抗動物及植物油的特性 不會因中性化學(xué)物，酯肪、油脂、多種油品，溶劑而影響物性 具防燃特性 缺點： 不建議使用強酸、硝基烴、酯類、氯仿及酮類的化學(xué)物之中。 耐 R12 制冷劑的密封件。 家電用品上的橡膠零件或密封件。 適合用來制作各種直接接觸大氣、陽光、臭氧的零件。 適用于各種耐燃、耐化學(xué)腐蝕的橡膠制品。 7

22、,氯磺化聚乙烯膠CSM (Hypalon 、 Polyethylene) 氯磺化聚乙烯為杜邦公司專利的合成橡膠。耐熱性、耐候性、耐臭氧性均佳；耐酸性也佳，常用于耐氧化性藥品 ( 硝酸、硫酸 ) 之處，一般使用溫度范圍為 -45120 。 優(yōu)點： 對臭氧、氧化及火焰都有不錯的抵抗性 物性和氯丁膠相似且擁有較佳的抗酸性 極佳的抗磨蝕性 擁有和丁睛膠相同的低磨擦表面 對于油劑及溶劑的抵抗性介于丁睛膠及氯丁膠之間 建議使用水中來防滲漏 缺點： 不建議暴露于濃縮的氧化酸、硝基烴、酯類、酮類及芬香氫。 8,硅橡膠 SI (Silicone Rubber) 硅膠主鏈由硅 (-si-o-si) 結(jié)合而成。具有

23、極佳的耐熱、耐寒、耐臭氧、耐大氣老化。有很好的電絕緣性能?？估姸容^一般橡膠差且不具耐油性。 優(yōu)點： 經(jīng)調(diào)制配方后抗張強度可達 1500PSI 及抗撕裂性可達 88LBS 彈性良好及具有良好的壓縮歪 對中性溶劑具有良好的抵抗性 具極佳的抗熱性 具極佳的抗寒性 對于臭氧及氧化物的侵蝕具極佳的抵抗性 極佳的電絕緣性能 隔熱、散熱性佳 缺點： 不建議使用于大部份濃縮的溶劑、油品、濃縮酸及經(jīng)稀釋后的氫氧化鈉之中。 家用電器行業(yè)所使用的密封件或橡膠零件，如電熱壺、電燙斗、微波爐內(nèi)的橡膠零件。 電子行業(yè)的密封件或橡膠零件，如手機按鍵、 DVD 內(nèi)的減震墊、電纜線接頭內(nèi)的密封件等。 與人體有接觸的各式用品

24、上的密封件，如水壺、飲水機等。 9,硅氟橡膠 FLS (Fluorinated Silicone Rubber) 硅氟橡膠為硅橡膠經(jīng)氟化處理，其一般性能兼具有氟橡膠及硅橡膠的優(yōu)點；其耐油、耐溶劑、耐燃料油及耐高低溫性均佳，一般使用溫度為 -50200 。 優(yōu)點： 適用于特別用途，如要求能抗含氧的化學(xué)物、含芳香氫的溶劑及含氯的溶劑的侵蝕。 缺點： 不建議暴露于煞車油，酮類及胼的溶液中 太空機件上。 10,氟橡膠 FPM (Fluoro Carbon Rubber) 分子內(nèi)含氟之橡膠，依氟含量 ( 即單體構(gòu)造 ) 而有各種類型。目前廣用的六氟化系氟橡膠最早由杜邦公司以 ”Viton” 商品名上市。

25、耐高溫性優(yōu)于硅橡膠，有極佳的耐化學(xué)性、耐大部分油及溶劑 ( 酮、酯類除外 ) 、耐候性及耐臭氧性；耐寒性則較不良，一般使用溫度范圍為 -20250 。特殊配方可耐低溫至 -40 。 優(yōu)點： 可抗熱至 250 對于大部份油品及溶劑都具有抵抗的能力，尤其是所有的酸類、脂族烴、芳香烴及動植物油 缺點： 不建議使用于酮類，低分子量的酯類及含硝的混合物。 汽車、機車、柴油發(fā)動機及燃料系統(tǒng)。 化工廠的密封件。 11,全氟橡膠FFPM (Perfluoroelastomer) 優(yōu)點： 最佳耐熱特性 優(yōu)異的抗化學(xué)特性 低Outgassing 特性 優(yōu)異之抗Plasma特性 缺點： 耐低溫特性較差 原料價格較高

26、 生產(chǎn)難度較高 全氟系列產(chǎn)品廣泛地運用于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)及信息相關(guān)產(chǎn)業(yè)所運用, 運用范圍包含薄膜制程中之PVC, CVD及蝕刻制程及各種高真空密封制程。12,丙烯酸酯橡膠ACM (Polyacrylate Rubber) 由 Alkyl Ester Acrylate 為主成份聚合而成之彈性體，耐石化油、耐高溫、耐候性均佳，在機械強度、壓縮變形率及耐水性方面則較弱，比一般耐油膠稍差。一般使用溫度范圍為 -25170 。 優(yōu)點： 適用于汽車傳動油之中 具良好的抗氧化及抗候性 具抗彎曲變型的功能 對油品有極佳的抵抗性 適用于汽車傳動系統(tǒng)及動力方向盤之中 缺點： 不適用于熱水之中 不適用于煞車油之中 不具耐

27、低溫的功能 不適用于磷酸酯之中 汽車傳動系統(tǒng)及動力系統(tǒng)密封件。 13,聚氨酯橡膠 PU (Urethane Rubber) 聚氨酯橡膠機械物性相當(dāng)好，高硬度、高彈性、耐磨耗性均是其它橡膠類所難相比；耐老化性、耐臭氧性、耐油性也相當(dāng)好。一般使用溫度范圍為 -4590 。 優(yōu)點： 耐磨、耐高壓 缺點： 不耐高溫 工業(yè)上耐高壓、耐磨密封件，如液壓缸密封件。 高壓高荷電系統(tǒng)O型圈的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中國：內(nèi)徑=d1 線徑=d2 單位（mm） Gb3452.182型密封圈的主要失效原因及其防治措施O型圈設(shè)計、使用不當(dāng)會加速它的損壞，喪失密封性能。實驗表明，如密封裝置各部分設(shè)計合理，單純地提高壓力，并不會造成O型圈

28、的破壞。在高壓、高溫的工作條件下，O型圈破壞的主要原因是O型圈材料的永久變形和O型圈被擠入密封間隙而引起的間隙咬傷一級O型圈在運動時出現(xiàn)扭曲現(xiàn)象。1、  永久變形由于O型圈密封圈用的合成橡膠材料是屬于粘彈性材料，所以初期設(shè)定的壓緊量和回彈堵塞能力經(jīng)長時間的使用，會產(chǎn)生永久變形而逐漸喪失，最終發(fā)生泄漏。永久變形和彈力消失是O型圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久變形的主要原因。1）壓縮率和拉伸量與永久變形的關(guān)系制作O型圈所用的各種配方的橡膠，在壓縮狀態(tài)下都會產(chǎn)生壓縮應(yīng)力松弛現(xiàn)象，此時，壓縮應(yīng)力隨著時間的增長而減小。使用時間越長、壓縮率和拉伸量越大，則由橡膠應(yīng)力松弛而產(chǎn)生的應(yīng)力下降就

29、越大，以致O型圈彈性不足，失去密封能力。因此，在允許的使用條件下，設(shè)法降低壓縮率是可取的。增加O型圈的截面尺寸是降低壓縮率最簡單的方法，不過這會帶來結(jié)構(gòu)尺寸的增加。應(yīng)該注意，人們在計算壓縮率時，往往忽略了O型圈在裝配時受拉伸而引起的截面高度的減小。O型圈截面面積的變化是與其周長的變化成反比的。同時，由于拉力的作用，O型圈的截面形狀也會發(fā)生變化，就表現(xiàn)為其高度的減小。此外，在表面張力作用下，O型圈的外表面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是O型密封圈壓縮應(yīng)力松弛的一種表現(xiàn)。O型圈截面變形的程度，還取決于O型圈材質(zhì)的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度大的O型圈，其截面高度也減小較多，從這一點看，應(yīng)

30、該按照使用條件盡量選用低硬度的材質(zhì)。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的O型密封圈也會逐漸發(fā)生塑性變形，其截面高度會相應(yīng)減小，以致最后失去密封能力。2）溫度與O型圈馳張過程的關(guān)系使用溫度是影響O型圈永久變形的另一個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，O型圈的壓縮永久變形就越大。當(dāng)永久變形大于40%時，O型圈就失去了密封能力而發(fā)生泄漏。因壓縮變形而在O型圈的橡膠材料中形成的初始應(yīng)力值，將隨著O型圈的馳張過程和溫度下降的作用而逐漸降低以致消失。溫度在零下工作的O型圈，其初始壓縮可能由于溫度的急劇降低而減小或完全消失。在-50-60的情況下，不耐低溫的橡膠材料會完全喪失初始應(yīng)力；即使耐

31、低溫的橡膠材料，此時的初始應(yīng)力也不會大于20時初始應(yīng)力的25%。這是因為O型圈的初始壓縮量取決于線脹系數(shù)。所以，選取初始壓縮量時，就必須保證在由于馳張過程和溫度下降而造成應(yīng)力下降后仍有足夠的密封能力。 溫度在零下工作的O型圈,應(yīng)特別注意橡膠材料的恢復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。綜上所述，在設(shè)計上應(yīng)盡量保證O型圈具有適宜的工作溫度，或選用耐高、低溫的O型圈材料，以延長使用壽命。3）介質(zhì)工作壓力與永久變形工作介質(zhì)的壓力是引起O型圈永久變形的主要因素?，F(xiàn)代液壓設(shè)備的工作壓力正日益提高。長時間的高壓作用會使O型圈發(fā)生永久變形。因此，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)工作壓力選用適當(dāng)?shù)哪蛪合鹉z材料。工作壓力越高，所用材料的硬度

32、和耐高壓性能也應(yīng)越高。為了改善O型圈材料的耐壓性能，增加材料的彈性（特別是增加材料在低溫下的彈性）、降低材料的壓縮永久變形，一般需要改進材料的配方，加入增塑劑。但是，具有增塑劑的O密封形圈，長時間在工作介質(zhì)中浸泡，增塑劑會逐漸被工作介質(zhì)吸收，導(dǎo)致O型密封圈體積收縮，甚至可能使O型密封圈產(chǎn)生負壓縮（即在O型密封圈和被密封件的表面之間出現(xiàn)間隙）。因此，在計算O型密封圈壓縮量和進行模具設(shè)計時，應(yīng)充分考慮到這些收縮量。應(yīng)使壓制出的O型密封圈在工作介質(zhì)中浸泡510晝夜后仍能保持必要的尺寸。O型圈材料的壓縮永久變形率與溫度有關(guān)。當(dāng)變形率在40%或更大時，即會出現(xiàn)泄漏，所以幾種膠料的耐熱性界限為：丁腈橡膠7

33、0，三元乙丙橡膠100，氟橡膠140。因此各國對O型圈的永久變形作了規(guī)定。中國標(biāo)準(zhǔn)橡膠材料的O型圈在不同溫度下的尺寸變化見表。同一材料的O型圈，在同一溫度下，截面直徑大的O型圈壓縮永久變形率較低。在油中的情況就不同了。由于此時O型圈不與氧氣接觸，所以上述不良反應(yīng)大為減少。加之又通常會引起膠料有一定的膨脹，所以因溫度引起的壓縮永久變形率將被抵消。因此，在油中的耐熱性大為提高。以丁腈橡膠為例，它的工作溫度可達120或更高。2、  間隙咬傷被密封的零件存在著幾何精度（包括圓度、橢圓度、圓柱度、同軸度等）不良、零件之間不同心以及高壓下內(nèi)徑脹大等現(xiàn)象，都會引起密封間隙的擴大和間隙擠出現(xiàn)象的加劇

34、。O型圈的硬度對間隙擠出現(xiàn)象也有明顯的影響。液體或氣體的壓力越高，O型圈材料硬度越小，則O型圈的間隙擠出現(xiàn)象越嚴(yán)重。防止間隙咬傷的措施是，對O型密封圈的硬度和密封間隙加以嚴(yán)格的控制。選用硬度合適的密封材料控制間隙。常用的O型圈的硬度范圍是HS6090。低硬度者用于低壓，高硬度者用于高壓。配用適當(dāng)?shù)拿芊馊ΡＷo擋圈，是防止O型圈被擠入間隙的有效方法。 3、  扭曲現(xiàn)象扭曲是指O型圈沿周向發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，扭曲現(xiàn)象一般發(fā)生在動密封狀態(tài)。O型圈如果裝配的妥善，并且使用條件適當(dāng)，一般不大容易在往復(fù)在往復(fù)運動狀態(tài)下產(chǎn)生滾動或扭曲，因為O型圈與溝槽的接觸面積大于在滑動表面上的摩擦接觸面積，

35、而且O型圈本身的抗拒能力原來就能阻止扭曲。摩擦力的分布也趨向保持O型圈在其溝槽中靜止不動，因為靜摩擦大于滑動摩擦，而且溝槽表面的粗糙度一般不如滑動表面的粗糙度。引起扭曲損傷的原因很多，其中最主要的是由于活塞、活塞桿和缸筒的間隙不均勻、偏心過大、O型圈斷面直徑不均勻等造成，由于造成O型圈在一周多受的摩擦力不均勻，O型圈的某些部分摩擦過大，發(fā)生扭曲。通常，斷面尺寸較小的O型圈，容易產(chǎn)生摩擦不均勻。造成扭曲（運動用O型圈比固定用O型圈的斷面直徑大就是這個道理。）另外，由于密封溝槽存在著同軸度偏差，密封高度不相等以及O型圈截面直徑不均勻等現(xiàn)象，可能使得O型圈的一部分壓縮過大，另一部分過小或不受壓縮。當(dāng)

36、溝槽存在偏心即同軸偏差大于O型圈的壓縮量時，密封會完全失效。密封溝槽同軸度偏差大的另一個害處是使O型密封圈沿圓周壓縮不均。此外還有由于O型圈截面直徑、材質(zhì)硬度、潤滑油膜厚度等的不均以及密封軸表面粗糙度等因素的影響，導(dǎo)致O型圈的一部分沿工作表面滑動，另一部分則發(fā)生滾動，從而造成O型圈的扭曲。運動用O型圈很容易因扭曲而損壞，這是密封裝置發(fā)生損壞和泄漏的重要原因。因此提高密封溝槽的加工精密度以及減小偏心是保證O型圈具有可靠的密封性和壽命的重要因素。安裝密封圈不應(yīng)是它處于扭曲狀態(tài)。假如在安裝時就被扭曲，則扭曲損傷就會很快發(fā)生。在工作中，扭曲現(xiàn)象會將O型圈切斷，產(chǎn)生大量漏油，而且切斷的O型圈會混到液壓系

37、統(tǒng)的其他部位，造成重大事故。為了防止O型圈的扭曲損傷，在設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點1）O型圈安裝溝槽的同心度大小，應(yīng)從加工方便和不產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象兩個方面來考慮。2）O型圈斷面尺寸應(yīng)均勻，并且在每次安裝時都應(yīng)在密封部位充分涂抹潤滑油或潤滑脂。有時也可以采用浸透潤滑油的氈圈式加油裝置。3）加大O型圈的截面直徑，動密封用O型密封圈的截面直徑一般應(yīng)大于靜密封用O型圈；此外，O型圈應(yīng)避免用作大直徑活塞的密封。4）在低壓下也產(chǎn)生扭曲損傷時，可使用密封圈保護擋圈。5）降低缸筒和活塞桿的表面粗糙度。6）采用低摩擦系數(shù)的材料制作O型密封圈。7）可用不易產(chǎn)生扭曲現(xiàn)象的密封圈代替O型圈。4、  磨粒磨損現(xiàn)象當(dāng)密封的間隙具有相對運動時，工作環(huán)境中的