O型圈設(she)計、使用不當會加(jia)速它的損壞，喪失(shī)密封性能。實驗🈚表(biǎo)💃明，如密封裝置各(ge)部分設計合理，單(dan)純地提高壓力🌈，并(bìng)不會造成O型圈的(de)破壞。在高壓、高溫(wēn)的🔅工作條💰件下，O型(xing)圈破壞的主要🥵原(yuán)因是O型圈材料的(de)☔永久變形🏃和O型圈(quān)被🏒擠入密封間隙(xi)而引起的間隙🌍咬(yao)傷一級O型圈在運(yun)動時出現扭曲現(xiàn)象。

1、永久變形

由于(yú)O型圈密封圈用的(de)合成橡膠材料是(shi)屬于粘彈性💔材料(liào)，所以初期設定的(de)壓緊量和回彈堵(dǔ)塞能力經長時間(jian)的使👌用，會産生永(yǒng)久變形而逐漸喪(sàng)失，最終發生洩漏(lou)。永久變形和彈力(li)消失是O型圈失去(qu)密🐉封性能的主要(yào)原因，以下是造成(chéng)永久變形的主要(yào)原因。

1).壓縮率和拉(lā)伸量與永久變形(xíng)的關系

制作O型圈(quan)所用的各種配方(fang)的橡膠，在壓縮狀(zhuang)态下都🛀🏻會☂️産生壓(yā)縮應力松弛現象(xiang)，此時，壓縮應力随(sui)着時間的增長而(er)減小。使用時間越(yue)長、壓縮率和拉伸(shen)量越大❤️，則由橡膠(jiao)應力松弛而産生(shēng)的應力下降就越(yue)大，以緻O型圈彈性(xìng)不足，失去密封能(néng)力。因此，在允許的(de)使用條件下，設法(fa)降㊙️低壓縮率是可(ke)取的。增加🐆O型圈的(de)截面🙇🏻尺✍️寸是降低(dī)壓縮率最簡單的(de)方法，不過這會帶(dài)來結構♉尺寸的增(zeng)加。

應該注意，人們(men)在計算壓縮率時(shi)，往往忽略了O型圈(quān)🚶‍♀️在裝配時♍受拉伸(shen)而引起的截面高(gao)度的減小。O型圈⛷️截(jie)面面積的變😘化是(shì)與其周長的變化(huà)成反比的。同🈲時，由(yóu)于拉力的作用，O型(xing)圈的截面形狀也(yě)會發生變化，就表(biao)現為其高度的減(jiǎn)小。此外，在表面張(zhang)力作用下，O型圈的(de)外表面變得更平(píng)了，即截面高度略(luè)有減小。這也是O型(xíng)密封圈壓縮應力(lì)松弛的一種表現(xian)。

O型圈截面變形的(de)程度，還取決于O型(xing)圈材質的硬度。在(zài)拉伸量♈相💛同的情(qing)況下，硬度大的O型(xíng)圈，其截面高🙇‍♀️度也(yě)減小較多，從這一(yi)點♋看，應該按照使(shi)用條件盡量選用(yòng)低硬度的材質。在(zài)液體壓力和㊙️張力(li)的作用下，橡膠材(cái)料的O型密🚩封圈也(ye)會逐漸發生塑性(xìng)變形，其截面高度(dù)👌會相應減小，以緻(zhi)最後失去密封能(néng)力。

2).溫度與O型圈馳(chi)張過程的關系

使(shi)用溫度是影響O型(xing)圈永久變形的另(ling)一個重要因素。高(gao)溫會加速橡膠材(cai)料的老化。工作溫(wēn)度越高，O型圈的壓(ya)縮永久變形就越(yuè)大。當永久變形大(da)于40%時，O型圈就失去(qù)了密封能力而發(fā)生洩漏。因壓縮變(bian)形而在O型圈的橡(xiàng)膠材料中形成的(de)初始應力值，将随(sui)着🌈O型圈的馳張過(guo)程和溫度下降的(de)作用而逐漸降低(dī)❤️以緻消失。

溫度在(zài)零下工作的O型圈(quan)，其初始壓縮可能(neng)由于溫度的急劇(jù)降低而減小或完(wan)全消失。在-50~-60℃情況下(xia)，不耐低溫的橡膠(jiāo)材料會完全喪失(shī)初始應力;即使耐(nai)低溫的橡膠材料(liào)，此時的初始應力(lì)也不會大于20℃時初(chu)始應力的25%。這是因(yīn)為O型圈的初始壓(yā)縮量取決于線🏃‍♂️脹(zhàng)系數。所以，選取初(chu)始壓縮量時，就必(bì)須保證在由于馳(chi)張過程和🏃🏻‍♂️溫度下(xià)降而造成應力下(xià)降後仍有足夠的(de)密封能力。溫度在(zai)零下工作的O型圈(quān),應特别注意橡膠(jiao)材料的✌️恢複指數(shu)和🌈變形指數。

綜上(shang)所述，在設計上應(ying)盡量保證O型圈具(jù)有适宜的工🆚作溫(wēn)度⛹🏻‍♀️，或選用耐高、低(di)溫的O型圈材料，以(yǐ)延長使用壽命。

3).介(jie)質工作壓力與永(yǒng)久變形

工作介質(zhi)的壓力是引起O型(xing)圈永久變形的主(zhǔ)要因素。現代液壓(yā)設備的工作壓力(lì)正日益提高。長時(shí)間🔅的高壓作用會(huì)使O型圈發生永久(jiǔ)變形。因此，設計時(shí)㊙️應根據工作壓力(lì)選用适當的‼️耐壓(yā)橡膠材料。工作壓(yā)力越高，所用材料(liào)🔞的硬度和耐高壓(ya)性能也應越高。

為(wéi)了改善O型圈材料(liào)的耐壓性能，增加(jiā)材料的彈性(特❓别(bié)是增加材料在低(dī)溫下的彈性)、降低(dī)材料的壓✨縮永👅久(jiu)變形，一般需♍要改(gai)進材料的配方，加(jia)入增塑👅劑。但是，具(jù)有增㊙️塑劑的O密封(feng)形😘圈，長時間在工(gōng)作介質中浸泡✌️，增(zeng)塑劑會逐漸被工(gōng)作介質吸收，導緻(zhi)O型密封圈體積收(shou)縮，甚至可能使O型(xing)密封圈産生負壓(yā)縮(即在O型密封圈(quān)和被密封件的表(biǎo)面之間出😘現間隙(xi))。因此，在計算O型密(mi)封圈壓縮量和進(jin)行模具設計時♻️，應(ying)充分考慮到這些(xie)收縮量。應使壓制(zhi)出的O型密封圈在(zai)工⁉️作介質中浸泡(pao)5~10晝夜後仍能保持(chí)必要的🐇尺寸。

O型圈(quan)材料的壓縮永久(jiu)變形率與溫度有(you)關。當變形🏃🏻率在40%或(huò)🌏更大🛀時，即會出現(xiàn)洩漏，所以幾種膠(jiāo)料的耐熱性界限(xiàn)為:丁腈橡膠70℃，三✔️元(yuan)乙丙橡膠100℃，氟橡膠(jiao)140℃。因此各國對O型圈(quan)的永久變🎯形作了(le)規定。中國标準橡(xiang)膠材料的O型圈在(zai)不同溫度下的尺(chǐ)寸變化見表。同一(yī)材料的O型圈，在同(tong)一溫度下，截面直(zhi)徑大的O型圈壓縮(suo)永久變形率較低(di)。

在油中的情況就(jiù)不同了。由于此時(shi)O型圈不與氧氣接(jiē)觸，所以上述不良(liáng)反應大為減少。加(jia)之又通常會💋引起(qǐ)膠料有一定的💋膨(péng)脹，所以因溫度引(yin)起的壓縮永久變(bian)形率将被抵消。因(yīn)此，在油中的耐熱(re)性大為提高。以丁(dīng)腈橡膠為例，它的(de)工作溫度可達120℃或(huò)更高。

2、間隙咬傷

被(bei)密封的零件存在(zai)着幾何精度(包括(kuo)圓度、橢圓度、圓柱(zhù)⛱️度、同💋軸🔆度等)不良(liang)、零件之間不同心(xin)以及高壓下内🙇🏻徑(jing)脹大等👣現象，都會(hui)引起密封間隙的(de)擴大和間隙擠出(chū)現象的加劇🙇‍♀️。O型圈(quan)的㊙️硬度對間隙擠(jǐ)出現象也有明顯(xiǎn)的影響。液體或氣(qì)體的壓力📧越高，O型(xíng)圈材料硬度越小(xiao)，則O型圈的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻間隙擠(jǐ)出現象越嚴重。

防(fáng)止間隙咬傷的措(cuo)施是，對O型密封圈(quan)的硬度和密封⚽間(jiān)隙加以嚴格的控(kòng)制。選用硬度合适(shi)的密封材料控制(zhì)間隙。常用的O型圈(quan)的硬度範圍是HS60~90。低(di)硬度者用于低📱壓(yā)，高硬㊙️度者用🍉于高(gao)壓。配用适🐪當的密(mi)封圈保護擋圈，是(shì)防止O型🈚圈被擠入(rù)間隙的有效方法(fa)。

3、扭曲現象

扭曲是(shi)指O型圈沿周向發(fa)生扭轉的現象，扭(niu)曲現象✏️一般發生(shēng)在動密封狀态。

O型(xing)圈如果裝配的妥(tuo)善，并且使用條件(jiàn)适當，一般不大容(róng)🔞易在往複在往複(fú)運動狀态下産生(sheng)滾動或扭曲，因為(wéi)O型圈與溝槽的接(jie)🈲觸面積大于在滑(hua)動表面上的摩擦(cā)接觸面積，而且O型(xíng)圈本身的抗拒能(néng)力原來就能阻🈲止(zhǐ)扭曲。摩擦力的分(fen)布也趨向保持O型(xíng)圈在其溝槽中🔆靜(jìng)止不動，因為靜摩(mo)擦大于滑動摩擦(cā)，而且溝槽表面的(de)粗糙度一般不如(ru)滑動表面的粗糙(cāo)度。

引起扭曲損傷(shāng)的原因很多，其中(zhōng)最主要的是由于(yu)活塞、活👅塞🔞杆和缸(gang)筒的間隙不均勻(yún)、偏心過大、O型圈斷(duàn)面直徑不均勻等(deng)造成🔞，由于造成O型(xing)圈在一周多受的(de)摩擦力不均勻，O型(xíng)圈的某些部分摩(mó)擦過大，發♈生扭曲(qǔ)。通常，斷面尺寸較(jiao)小的O型圈，容易産(chan)生摩擦🧑🏽‍🤝‍🧑🏻不均勻造(zao)成扭曲(運動用O型(xing)圈比固定用O型圈(quān)的斷㊙️面直徑大就(jiù)㊙️是這個道理)。

另外(wai)，由于密封溝槽存(cun)在着同軸度偏差(chà)，密封高度不📐相等(děng)以及O型圈截面直(zhi)徑不均勻等現象(xiàng)，可能使得O型圈的(de)一部分壓縮過❓大(da)，另一部分過小或(huo)不受壓縮。當溝槽(cáo)存在偏心即同軸(zhou)偏差大📱于O型圈的(de)壓縮量時，密🚶‍♀️封會(hui)完全失效。密封🙇‍♀️溝(gōu)槽同軸度偏差大(da)的另一個害處是(shì)使O型密封圈沿圓(yuan)周壓縮不均。

此外(wài)還有由于O型圈截(jie)面直徑、材質硬度(dù)、潤滑油膜厚度等(děng)的不🤞均以及密封(fēng)軸表面粗糙度等(deng)因素的影響，導緻(zhì)O型圈的一部分沿(yán)工作表面滑動，另(lìng)一部分則發生滾(gun)動㊙️，從而造成O型圈(quān)的扭曲。運動用O型(xing)圈很容易因扭曲(qǔ)而損壞，這是密封(feng)裝置發生損壞和(hé)洩漏的重要原因(yīn)。因此提高密封溝(gou)槽的加工精密度(du)以及減小偏心是(shi)❤️保證‼️O型圈具有可(ke)靠的密封性和壽(shou)🏃🏻‍♂️命的重要因素。

安(an)裝密封圈不應是(shi)它處于扭曲狀态(tài)。假如在安裝時就(jiù)被扭曲，則扭曲損(sun)傷就會很快發生(shēng)。在工作中，扭曲現(xiàn)象會将⁉️O型圈切斷(duàn)，産生大量漏油，而(er)且切斷的O型圈🐉會(huì)混到液壓系統的(de)其⛱️他部位，造成重(zhòng)大事故。

為了防止(zhi)O型圈的扭曲損傷(shāng)，在設計時應注意(yi)以下🤟幾點：

1).O型圈安(an)裝溝槽的同心度(du)大小，應從加工方(fāng)便和不産生扭曲(qu)現象兩個方面來(lai)考慮。

2).O型圈斷面尺(chǐ)寸應均勻，并且在(zai)每次安裝時都應(yīng)在密🏃🏻‍♂️封部👅位充分(fèn)塗抹潤滑油或潤(rùn)滑脂。有時也可以(yi)采用浸透潤滑油(yóu)的📧氈圈式加油裝(zhuang)置。

3).加大O型圈的截(jié)面直徑，動密封用(yong)O型密封圈的截面(miàn)直徑一📧般應大于(yú)靜密封用O型圈;此(cǐ)外，O型圈應避免用(yòng)作💘大直徑活塞的(de)密封。

4).在低壓下也(yě)産生扭曲損傷時(shi)，可使用密封圈保(bao)護擋圈。

5).降低缸筒(tǒng)和活塞杆的表面(mian)粗糙度。

6).采用低摩(mo)擦系數的材料制(zhì)作O型密封圈。

7).可用(yòng)不易産生扭曲現(xiàn)象的密封圈代替(tì)O型圈。

4、磨粒磨損現(xiàn)象

當密封的間隙(xì)具有相對運動時(shi)，工作環境中的灰(hui)塵和沙粒🏃等👄被粘(zhan)附在活塞杆表面(mian)，并随着活塞杆的(de)往複運動與油膜(mo)一起🌐被帶入缸内(nei)，成為侵入O型密封(fēng)圈表面的磨粒，加(jia)🏒速O型圈的磨損☂️，以(yǐ)緻其失去密封性(xing)。為了避免這種情(qing)況發生，在往複運(yun)動式密封裝置的(de)外伸軸端處必須(xu)使用防塵圈。

5、滑動(dòng)表面對O型圈的影(yǐng)響

滑動表面的粗(cū)糙度是影響O型圈(quan)表面摩擦與磨損(sǔn)的直🤩接因素🐕。一般(ban)地說，表面光潔摩(mó)擦與磨損就小，所(suo)以滑動表面的粗(cū)糙度㊙️數值往往很(hěn)低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗表明(míng)，表面粗糙📧過低(Ra低(dī)于0.050μm)又會給摩擦與(yu)磨損帶來不利的(de)影響。這是因為微(wei)小的表面凹凸不(bú)平，可以🐅保持必要(yao)的潤滑油膜。因此(ci)要選擇适當的表(biǎo)面要🤟求。

滑動表面(mian)的材質對O型圈的(de)壽命也有影響。滑(hua)動表面材質的硬(yìng)度越大、耐磨性越(yuè)高、保持光潔的能(neng)力就越強，O型圈的(de)🤞壽命🌏也就越長。這(zhe)也是液壓缸活塞(sai)杆表面鍍鉻的🌂重(zhòng)要原因。同理可以(yǐ)解釋具有同樣粗(cū)糙度的用銅、鋁合(hé)金制成的滑動表(biao)面比鋼制滑🛀🏻動表(biǎo)面對密封圈的摩(mo)擦與磨損更為嚴(yan)重，低硬度、大壓縮(suō)量的密封圈不如(rú)高硬度、小壓縮量(liàng)的密封圈耐用的(de)❗情況。

6、摩擦力與O型(xing)圈的應用

在動密(mì)封裝置中，摩擦與(yu)磨損是O型圈損壞(huai)的重要✨影響因素(sù)。磨損程度主要取(qǔ)決于摩擦力的大(da)小。當液體壓力微(wēi)小時，O型🈚圈摩📧擦力(li)的大小取決于它(tā)的預壓縮量。當工(gong)作液體承受壓力(lì)時，摩擦力随之工(gōng)作壓力的增加而(ér)增大。在工作壓力(li)小于20MPa的情況下🌐，近(jin)似地呈線☂️形關系(xi)。壓力大于20MPa時，随着(zhe)壓力的增加💯，O型圈(quān)與金屬表面接觸(chù)面積的增加也逐(zhu)漸緩慢，摩擦力的(de)增加也相應緩慢(màn)。在正常情㊙️況下，O型(xing)圈的使用壽命随(sui)着液體壓力的升(sheng)高将會近似的呈(chéng)平方關系而減小(xiao)。

摩擦力的增加，使(shi)得旋轉或往複運(yùn)動的軸與O型密封(feng)🏃🏻圈之間産生大量(liàng)的摩擦熱。由于多(duo)數O型圈都是🌏用橡(xiang)膠制成的，導熱性(xing)極差。因此，摩擦熱(re)就會引起橡膠的(de)老化，導緻O型圈實(shi)效，破壞其密封💚性(xing)能。摩擦還會引起(qǐ)O型圈表面損傷，使(shǐ)壓縮量減小。嚴重(zhong)的🔞摩擦會很快引(yǐn)起O型圈的表面損(sǔn)壞，失去密封性。作(zuò)氣動往複運動用(yong)密封時，摩擦熱還(hai)會引起粘着，造成(cheng)摩擦力進一步增(zēng)加。

運動用密封在(zài)低速運動時，摩擦(ca)阻力還是引起爬(pá)行的一個因㊙️素，影(yǐng)響元件和系統的(de)工作性能。所以對(dui)運🌈動密封來說，摩(mo)擦性是重要性能(néng)之一。摩擦系數是(shi)摩擦特性的一個(gè)💚評價指标，合成橡(xiàng)膠摩擦系🏃‍♀️數較大(da)，由于密封在✂️運動(dong)狀态時，通常處于(yú)工作油液或潤滑(huá)劑參與的混合🏃潤(rùn)滑狀态，摩擦系數(shu)一般在0.1以下。摩擦(ca)力的大小在很大(da)程度上取決于被(bèi)密封件的表面硬(yìng)度與表面粗糙度(dù)。

7、焦耳熱效應

橡膠(jiao)材料的焦耳熱效(xiào)應，是指處于拉伸(shēn)狀态的橡膠❓遇熱(re)産生收縮的現象(xiang)。在安裝O型圈時，為(wei)了使它💜在密封溝(gou)🏃‍♀️槽内不産生竄動(dòng)，在用作往複運動(dong)密封時，不産生扭(niǔ)曲現象，一般使它(ta)處于某種程度的(de)拉伸狀态。但如果(guo)将這種安裝方法(fǎ)用于旋轉運動，就(jiu)會産生不良的結(jié)果。本來已經緊箍(gū)在✂️旋轉軸上的O形(xing)密封圈，因👌旋轉運(yùn)動産生的摩擦熱(re)而收縮，進而使這(zhe)種緊箍力增大，這(zhè)樣🤩，産生摩擦熱→收(shou)縮→緊箍力增大→産(chǎn)生摩擦熱→……，如此反(fǎn)複循環，就大大地(di)促進了橡膠的老(lao)化和磨損。

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