O型圈密封知識全

PAGE（一）O型圈的概述與密封原理

日期：2007-4-16查看：577O型橡膠圈密封圈簡稱O型圈，是一種截面形狀為圓形的橡膠圈。O型密封圈是液壓、氣動系統(tǒng)中使用最廣泛的一種密封件。O型圈有良好的密封性能，既可用于靜密封，也可用于動密封中；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。它的使用范圍很寬，如果材料選擇得當(dāng)，可以滿足各種介質(zhì)和各種運動條件的要求。

O型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。（二）壓縮率現(xiàn)拉伸量

日期：2007-4-16查看：737O型密封圈是典型的擠壓型密封。O型圈截面直徑的壓縮率和拉伸量是密封設(shè)計的主要內(nèi)容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O型密封圈有良好的密封效果很大程度上取決于O型圈尺寸與溝槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。

2.1．壓縮率

壓縮率W通常用下式表示：

W=（d0-h）/d0×100%

式中d0O型圈在自由狀態(tài)下的截面直徑(mm);

hO型圈槽底與被密封表面的距離（溝槽深度），即O型圈壓縮后的截面高度(mm)

在選取O形圈的壓縮率時,應(yīng)從如下3方面考慮：

1．要有足夠的密封接觸面積；

2．摩擦力盡量小；

3．盡量避免永久變形。

從以上這些因素不難發(fā)現(xiàn),他們相互之間存在矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力，但是過大的壓縮率無疑就會增大滑動摩擦力和永久形。而壓縮率過小則可能由于密封溝槽的同軸度誤差和O形圈誤差不符合要求，消失部分壓縮量而引起泄漏。因此，在選擇O形圈的壓縮率時，要權(quán)衡各方面的因素。一般靜密封壓縮率大于動密封，但其極值應(yīng)小于25%，否則壓縮應(yīng)力明顯松弛，將產(chǎn)生過大的永久變形，在高溫工況中尤為嚴(yán)重。

O型密封圈壓縮率W的選擇應(yīng)考慮使用條件，靜密封或動密封；靜密封又可分為徑向密封與軸向密封；徑向密封（或稱圓柱靜密封）的泄漏間隙是徑向間隙，軸向密封（或稱平面靜密封）的泄漏間隙是軸向間隙。軸向密封根據(jù)壓力介質(zhì)作用于O形圈的內(nèi)徑還是外徑又分受內(nèi)壓和受外壓兩種情況，內(nèi)壓增加的拉伸，外壓降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的靜密封，密封介質(zhì)對O形圈的作用方向是不同的，所以預(yù)壓力設(shè)計也不同。對于動密封則要區(qū)分是往復(fù)運動密封還是旋轉(zhuǎn)運動密封。

1．靜密封：圓柱靜密封裝置和往復(fù)運動式密封裝置一樣，一般取W=10%～15%；平面靜密封裝置取W=15%～30%。

2．對于動密封而言，可以分為三種情況；往復(fù)運動一般取W=10%～15%。旋轉(zhuǎn)運動密封在選取壓縮率時必須要考慮焦耳熱效應(yīng)，一般來說，旋轉(zhuǎn)運動用O形圈的內(nèi)徑要比軸徑大3%-5%，外徑的壓縮率W=3%-8%。低摩擦運動用O型圈，為了減少摩擦阻力，一般均選取較小的壓縮率，即W=5%-8%，此外，還要考慮到介質(zhì)和溫度引起的橡膠材料膨脹。通常在給定的壓縮變形之外，允許的最大膨脹率為15%，超過這一范圍說明材料選用不合適，應(yīng)改用其他材料的O形圈，或?qū)o定的壓縮變形率予以修正。

2.2

拉伸量

O型圈在裝入密封溝槽后，一般都有一定的拉伸量。與壓縮率一樣，拉伸量的大小對O型圈的密封性能和和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導(dǎo)致O型圈安裝困難，同時也會因截面直徑d0發(fā)生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。拉伸量a可用下式表示：

α=(d+d0)/(d1+d0)

式中d軸徑（mm）；d1O形圈內(nèi)徑（mm）。

拉伸量的取值范圍為1%-5%。如表給出了O型圈拉伸量的推薦值，可根據(jù)軸徑的大小，按表選限取O型圈的拉伸量。O型圈壓縮率與拉伸量的先取范圍

密封形式密封介質(zhì)拉伸量α（%）壓縮率w（%）靜密封液壓油1.03～1.0415～25

空氣<1.0115～25

往復(fù)運動液壓油1.0212～17空氣<1.0112～17旋轉(zhuǎn)運動液壓油0.95～１3～8各種O形圈橡膠材料的硬度與工作壓力的關(guān)系硬度（邵氏A）/度50±560±570±580±590±5工作壓力靜密封/Mpa

≤0.51102050工作壓力（往復(fù)運動，往復(fù)速度≤0.2m/s）/Mpa0.5181624

注：旋轉(zhuǎn)運動工作壓力一般不超過0.4Mpa,硬度選擇在(70±5)度;超出0.4Mpa則按特殊密封裝置設(shè)計。

日本JISB2406－1991推薦的O形圈密封的最大間隙/mm工作壓力/MPa硬度（邵氏A）/度≤0.44.0～6.36.3～1010～1616～25700.350.300.150.070.03900.650.600.500.300.17

美國SAEJ120A－1968推薦的O形圈的最大封間隙值/mm硬度（邵氏A）/度工作壓力/MPa70809000.2540.2540.2541.720.2540.2540.2543.450.2030.2540.2546.890.1270.2030.25410.340.0760.1270.20313.79

0.1020.12720.68

0.0760.10234.47

0.076

O形圈的截面直徑和軸的轉(zhuǎn)速關(guān)系轉(zhuǎn)速/m/sO形圈截面直徑/mm轉(zhuǎn)速/m/sO形圈截面直徑/mm2.033.537.621.783.052.62

NBR膠料硬度與耐壓能力之間的關(guān)系硬度（邵氏A）/度拉伸強度/MPa伸長率/%適用壓力范圍/MPa80224002852730620902512050（四）密封溝槽的形狀

安裝O形圈的各種溝槽形狀溝槽形狀名

稱應(yīng)

用矩形溝槽這是一種既適于運動密封，也適于固定密封的常用的溝槽形式。V形溝槽只適用于固定密封。若用作運動密封，則磨擦阻力很大，易擠進間隙，造成損傷。半圓形溝槽可用于旋轉(zhuǎn)密封，但一般不用。燕尾形溝槽（梯形溝槽）用于磨擦力要求很低有場合。因溝槽加工費高，一般不采用。三角形溝槽推薦用于固定密封的場合。

O形橡膠密封溝槽各配合偶件的表面光潔度表

面應(yīng)

用

場

合壓

力

狀

況表面光潔度溝槽的底面和側(cè)面密態(tài)密封非交變和無脈沖Ra3.2μm交變或脈沖Ra1.6μm動態(tài)密封非交變和無脈沖配合表面密態(tài)密封非交變和無脈沖Ra1.6μm交變或脈沖Ra0.8μm動態(tài)密封

Ra0.4μm注:溝槽的光潔度、溝槽接觸的表面粗糙度對密封效果和耐久性有很大的影響（五）配合溝槽與密封圈尺寸參數(shù)

日期：2007-4-16查看：585密封用溝槽尺寸及壓縮量O形圈斷面尺寸公差1.9±0.082.4±0.083.1±0.103.5±0.105.7±0.158.6±0.16軸向固定密封壓縮量0.60～0.400.70～0.500.85～0.550.90～0.651.3～0.91.6～1.0溝槽尺寸a1.3～1.51.7～1.92.25～2.552.60～2.854.40～4.807.00～2.60b2.53.24.24.77.511.2R≤0.40.70.8運

動

用

壓縮量0.47～0.280.47～0.270.54～0.300.60～0.320.85～0.451.06～0.68溝槽尺寸a1.43～1.621.93～2.132.65～2.802.90～3.184.85～5.257.54～7.92b不加擋圈2.53.24.24.77.511.2加一個擋圈3.94.45.26.09.013.2加二個擋圈5.46.07.07.811.517.2R≤0.40.70.8注:

a表示溝槽的高度;

b表示溝槽的寬度;

R表示溝槽的倒角處

（六）O型圈的使用安裝與泄漏

日期：2007-4-16查看：832

5.1O型圈的使用O型圈在多種液壓、氣動件管接頭、圓筒面及法蘭面等結(jié)合處被廣泛使用。對于在運動過程中使用的O型圈，當(dāng)工作壓力大于9.8Mpa時，如單向受壓，就在O型圈受壓力方向的另一側(cè)設(shè)置一個擋圈；如雙向受壓，則在O型圈兩側(cè)各放一個擋圈。為了減小摩擦力，也可采用楔型擋圈。當(dāng)壓力液體從左方施加作用時，右方擋圈被推起，左方擋圈不與被密封表面接觸，因此摩擦力減小。總的來說，采用擋圈會增大密封裝置的摩擦力，而楔型擋圈對減小這種摩擦力具有十分重要的意義。對于固定用的O型圈，當(dāng)工作壓力大于32Mpa時，也需要使用擋圈。

O形橡膠密圈的橡膠硬度與溝槽最大間隙及工作壓力關(guān)系工作壓力，MPa≤3.53.5～7.07.0～10.310.3～13.713.7～20.6最大間隙（C）硬度(邵氏A)700.200.1250.0750.050.02最大間隙（C）硬度(邵氏A)800.350.300.250.200.125

O形橡膠密封圈在不同壓力下擠入間隙的情況

5.2

O型圈的安裝O型圈的安裝質(zhì)量對其密封性和使用壽命均有重要的影響。泄漏問題往往是因為安裝不良而造成的。

安裝過程中不允許出現(xiàn)O型圈被劃傷和位置安裝不正，以及O型圈被扭曲等情況。裝配前，密封溝槽、密封配合面必須嚴(yán)格清洗；同時對O型圈裝配中要通過的表面涂敷潤滑脂。

為了防止O型圈在安裝時被尖角和螺紋等銳邊切傷或劃傷，應(yīng)在安裝的軸端和孔端留有15o～30o的引入角。當(dāng)O型圈需通過外螺紋時，應(yīng)使用專用的薄壁金屬導(dǎo)套，套住外螺紋；如果O型圈需通過孔口時，應(yīng)使孔口倒成相應(yīng)的斜角形狀，以防O型圈被劃傷。坡口的斜角一般為a=120o～140o

O形橡膠密封圈泄漏原因及改進意見常見疵病產(chǎn)

生

原

因改

進

意

見泄

漏1、

安裝時損壞即配偶件的棱角過孔時劃傷；

2、壓縮量過??；1、安裝時將殼體的端部加工為倒角，以保證安裝時O形橡膠密封圈不受剪切而損壞；2、適當(dāng)?shù)脑黾訅嚎s量；大泄漏1、

O形橡膠密封圈失去彈性；2、

O形橡膠密封圈表面遭受嚴(yán)重磨擦損壞；3、

O形橡膠密封圈過度收縮；4、

O形橡膠密封圈受密封介質(zhì)腐蝕、溶脹；5、

間隙值過大，O形橡膠密封圈被擠出；6、

O形橡膠密封圈斷面直徑單邊粗細不一致，造成運動時扭曲破壞；1、

提高O形橡膠密封圈材料性能，延長使用使用壽命；2、

適當(dāng)提高O形橡膠密封圈膠料硬度，減少磨擦系數(shù)；3、

動態(tài)使用時，O形橡膠密封圈內(nèi)徑應(yīng)比軸徑稍大；4、

提高O形橡膠密封圈膠料的耐油性；5、

減小間隙值6、

加強O形橡膠密封圈模型的尺寸控制和產(chǎn)品檢驗；

O形橡膠密封圈早期損壞1、

O形橡膠密封圈過度拉伸，過早發(fā)生斷裂2、

安裝時損壞3、

壓縮量過大，嚴(yán)重磨擦或剪切4、

選用O形橡膠密封圈或溝槽尺寸不妥1、

動態(tài)使用時，O形橡膠密封圈內(nèi)徑應(yīng)比軸徑稍大；2、

安裝時才用金屬導(dǎo)套3、

減小壓縮量；4、

正確選用O形橡膠密封圈和溝槽的配合低溫泄漏O形橡膠密封圈在低溫下失去彈性提高O形橡膠密封圈膠料的耐寒性過度磨擦1、

壓縮量過大；2、

O形橡膠密封圈溢出或耐油差，過度溶脹；1、

減少壓縮量或矯正溝槽尺寸提高金屬表面的光潔度2、

采用擋圈防止O形橡膠密封圈溢出或提高O形橡膠密封圈材料的耐油性；（七）膠料物理機械性能

日期：2007-4-16查看：488O形橡膠密封圈膠料物理機械性能性

能A

組B

組硬度(邵氏A)拉伸強度,MPa

≥扯斷伸長率，

%≥60±5930070±51122080±51115088+5-41010060±5930070±51122080±51115088+5-410100壓縮永久變形，%≤100℃×24h125℃×24h

35－

35－

35－

35－

－40

－40

－40

－40執(zhí)空氣老化試驗硬度變化：100℃×24h≤125℃×24h≤

+10－

+10－

+10－

+10－

－+10

－+10

－+10

－+10拉伸強度變化率，%≤100℃×24h125℃×24h

-15－

-15－

-20－

-20－

－-15

－-15

－-20

－-20扯斷伸長變化率，%≤100℃×24h125℃×24h

-35－

-35－

-35－

-35－

－-40

－-35

－-35

－-40耐液體試驗1號標(biāo)準(zhǔn)油（100℃×24h）硬度變化體積變化率，%

-3，+7-7，+6

-3，+7-7，+6

-3，+7-7，+6

-3，+7-7，+6

－－

－－

－－

－－3號標(biāo)準(zhǔn)油（100℃×24h）硬度變化體積變化率，%

-10，00，+15

-10，00，+15

-10，00，+15

-10，00，+15

－－

－－

－－

－－1號標(biāo)準(zhǔn)油（125℃×24h）硬度變化體積變化率，%

－－

－－

－－

－－

-5，+10-8，+6

-5，+10-8，+6

-5，+10-8，+6

-5，+10-8，+63號標(biāo)準(zhǔn)油（125℃×24h）硬度變化體積變化率，%

－－

－－

－－

－－

-15，00，+20

-15，00，+20

-15，00，+20

-15，00，+20脆性溫度，℃≤-40-40-40-40-30-30-30-30（八）執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

日期：2007-4-16查看：532標(biāo)

準(zhǔn)O