O型圈設計、使用(yòng)不當會加速它(ta)的損壞，喪失密(mì)封性能。實💘驗表(biǎo)明，如密封裝置(zhì)各部分設計合(he)理，單純地提高(gao)壓力，并不會造(zao)⚽成O型圈的破壞(huai)。在高壓、高溫的(de)工作條件下，O型(xing)圈破壞✌️的主要(yao)原因是O型圈材(cái)料的永久變形(xing)🙇‍♀️和O型圈被擠入(ru)密封間隙而引(yin)🔞起的間隙咬傷(shang)一級O型❄️圈在運(yun)動時出現扭曲(qu)現象。

1、永久變形(xíng)

由于O型圈密封(feng)圈用的合成橡(xiang)膠材料是屬于(yu)粘彈性材👉料，所(suǒ)以初期設定的(de)壓緊量和回彈(dàn)堵塞能力經長(zhang)👅時間的使用，會(huì)産生💯永久變形(xíng)而逐漸喪失，最(zui)終發生洩漏。永(yong)久變形和彈力(li)消失是O型圈失(shi)去密🏃🏻‍♂️封性能的(de)主要原因，以下(xià)是造成永久變(biàn)形的主要原⛷️因(yīn)。

1).壓縮率和拉伸(shen)量與永久變形(xíng)的關系

制作O型(xíng)圈所用的各種(zhǒng)配方的橡膠，在(zài)壓縮狀态下💋都(dōu)會㊙️産生壓縮應(ying)力松弛現象，此(cǐ)時，壓縮應力随(sui)着時間的增長(zhǎng)而減小。使用♌時(shí)間越長、壓縮率(lǜ)和拉伸量越大(da)⁉️，則由橡膠應力(li)松弛而産生的(de)📞應力下降就越(yuè)大，以緻O型圈彈(dàn)性不足，失去密(mi)封能力。因此，在(zài)允許的使用條(tiao)件下，設法降低(di)壓縮率是可取(qu)的。增加⁉️O型圈的(de)截面尺寸是降(jiang)低壓縮率最簡(jiǎn)單的方✏️法，不過(guo)這會帶來結構(gòu)💞尺寸的增加。

應(yīng)該注意，人們在(zai)計算壓縮率時(shí)，往往忽略了O型(xíng)圈在裝😄配時受(shòu)拉伸而引起的(de)截面高度的減(jiǎn)小。O型圈截面面(mian)積的變化是與(yu)其周長的變化(hua)成反比的。同時(shí)，由于拉力的作(zuò)用，O型圈的截面(mian)形狀❌也會發生(sheng)變化，就表現🈚為(wéi)其高度的減小(xiao)。此外，在表面⚽張(zhang)力作用🧡下，O型圈(quān)的外表面變得(de)更平了，即截面(mian)高度略有減小(xiao)。這也是O型密封(fēng)圈壓縮應力松(song)弛的一種表🌈現(xiàn)。

O型圈截面變形(xing)的程度，還取決(jue)于O型圈材質的(de)硬度。在拉🈲伸量(liang)相同的情況下(xia)，硬度大的O型圈(quan)，其截面高‼️度也(ye)減小較多🤟，從這(zhè)一點看，應該按(an)照使用條件盡(jin)量選用低硬度(dù)的材質。在液體(ti)壓力和張力的(de)作用☔下，橡膠材(cai)料的O型密㊙️封圈(quan)也會逐漸發生(sheng)塑性變形，其截(jié)面高度會相應(ying)減小，以緻最後(hòu)失去密封能力(lì)。

2).溫度與O型圈馳(chi)張過程的關系(xì)

使用溫度是影(ying)響O型圈永久變(bian)形的另一個重(zhòng)要因素。高溫會(huì)加速橡膠材料(liào)的老化。工作溫(wēn)度越高，O型圈的(de)壓縮永久變形(xíng)就越大。當永久(jiu)變形大于40%時，O型(xíng)圈就失去了密(mi)封能力而發生(shēng)洩漏。因壓縮變(bian)形而在O型圈的(de)橡膠材料中形(xíng)成的初始應力(lì)🤞值，将随着O型圈(quān)的馳張過程和(he)溫度下降的作(zuo)用而逐漸降低(di)以緻消失。

溫度(dù)在零下工作的(de)O型圈，其初始壓(yā)縮可能由于溫(wen)👄度的急劇降低(dī)而減小或完全(quan)消失。在-50~-60℃情況下(xia)，不耐低溫的橡(xiàng)膠材料會完全(quán)喪失初始應力(li);即使耐低溫的(de)橡膠材料，此時(shi)的💃🏻初始應力也(yě)不會大于20℃時初(chu)始應力的25%。這是(shi)因為O型圈的初(chu)💃🏻始壓縮量取決(jue)于線⭐脹系數。所(suǒ)以，選取初始壓(ya)縮量時，就必須(xū)保證在由于馳(chi)張過程和👈溫度(du)下降而造🐇成應(yīng)力下降後仍有(you)🌏足夠的密封能(néng)力。溫度在零下(xià)工作的O型圈,應(ying)特别注意橡膠(jiao)材料的恢複指(zhǐ)數✊和變形指數(shù)。

綜上所述，在設(shè)計上應盡量保(bao)證O型圈具有适(shi)宜的👣工作溫度(dù)，或選用耐高、低(dī)溫的O型圈材料(liào)，以延長使用壽(shòu)📐命。

3).介質工作壓(ya)力與永久變形(xíng)

工作介質的壓(ya)力是引起O型圈(quān)永久變形的主(zhǔ)要因素。現代‼️液(ye)壓設備的工作(zuò)壓力正日益提(ti)高。長時間的高(gāo)‼️壓作用會使O型(xíng)圈發生永久變(biàn)形。因此，設計時(shi)應根據工作壓(ya)力選用适當的(de)耐壓橡膠材料(liào)。工作壓力越高(gāo)💰，所用材料的硬(yìng)度和耐高壓性(xìng)能也應越高。

為(wei)了改善O型圈材(cái)料的耐壓性能(neng)，增加材料的彈(dan)性(特📐别♻️是增加(jia)材料在低溫下(xià)的彈性)、降低材(cai)料的壓縮永久(jiǔ)變形，一般需要(yào)改進材料的配(pei)方，加入增塑劑(ji)。但是，具有增塑(sù)劑的O密封形圈(quan)，長時間在工作(zuò)介質中浸泡，增(zeng)塑劑會逐漸被(bèi)工✂️作介質吸🤩收(shōu)，導緻O型密封圈(quan)體積收縮，甚至(zhi)可能使O型密封(fēng)圈産生負壓縮(suō)(即在O型密🏃🏻‍♂️封圈(quan)和被密封件🔴的(de)表面之間出🌈現(xian)間隙)。因此，在計(ji)算O型🚶密封圈壓(yā)縮量和進行模(mó)具設計🍉時，應充(chōng)分考慮到這些(xie)收縮量。應使壓(yā)制出的O型密封(feng)圈在工作介質(zhi)中浸泡5~10晝夜後(hòu)仍能保持必要(yao)的尺寸。

O型圈材(cái)料的壓縮永久(jiu)變形率與溫度(du)有關。當變形率(lü)在✏️40%或❤️更大時，即(ji)會出現洩漏，所(suǒ)以幾種膠料的(de)耐熱性界限為(wéi):丁腈橡膠70℃，三元(yuán)乙丙橡膠100℃，氟橡(xiàng)膠140℃。因此各國對(duì)O型圈的💘永久變(biàn)形作了規定。中(zhong)國标準橡膠材(cái)料的O型圈在不(bu)同溫度下的尺(chǐ)寸變化見表。同(tóng)一✍️材料的O型圈(quān)，在同一溫度下(xia)，截面直徑🚶大的(de)O型圈壓縮永久(jiu)變形率較低。

在(zai)油中的情況就(jiu)不同了。由于此(ci)時O型圈不與氧(yang)氣♋接觸，所以上(shàng)述不良反應大(dà)為減少。加之又(you)通常會㊙️引起膠(jiāo)料🚶有一定的膨(peng)脹，所以因溫度(dù)引起的壓縮🌐永(yong)久變形率将被(bèi)抵消。因此，在油(yóu)中的耐熱性大(da)為提高。以丁腈(jīng)橡膠為例，它的(de)工作溫度可達(da)120℃或更高。

2、間隙咬(yao)傷

被密封的零(ling)件存在着幾何(hé)精度(包括圓度(du)、橢圓度、圓柱🐇度(dù)、同🐕軸度等)不良(liáng)、零件之間不同(tong)心以及高壓下(xià)内徑脹大等✉️現(xiàn)象🔴，都會引起密(mì)封間隙的擴大(da)和間隙擠出現(xian)象的加劇。O型圈(quan)的🔴硬度對間隙(xì)擠出現象也有(yǒu)明顯的影響。液(ye)體或氣體的壓(yā)力越高，O型圈🧑🏾‍🤝‍🧑🏼材(cái)料硬度越小，則(ze)O型圈的間隙擠(ji)出現象越嚴重(zhòng)。

防止間隙咬傷(shang)的措施是，對O型(xíng)密封圈的硬度(dù)和密封間⛹🏻‍♀️隙加(jiā)以嚴格的控制(zhi)。選用硬度合适(shi)的密封材料控(kòng)制間🙇🏻隙。常用的(de)O型圈的硬度範(fàn)圍是HS60~90。低硬度者(zhě)用于低壓，高硬(yìng)度者用于高壓(ya)。配用适🏃‍♂️當的密(mì)封圈保護擋圈(quān)，是防止O型圈被(bèi)擠入🌂間隙的有(you)效方法。

3、扭曲現(xiàn)象

扭曲是指O型(xíng)圈沿周向發生(sheng)扭轉的現象，扭(niu)曲現象一般發(fa)生在動密封狀(zhuang)态。

O型圈如果裝(zhuāng)配的妥善，并且(qie)使用條件适當(dāng)，一般不大容易(yi)在往複在往複(fu)運動狀态下産(chan)生滾動或扭曲(qǔ)，因為O型圈與溝(gōu)槽的接觸面積(jī)大于在滑動表(biǎo)面上的摩擦接(jiē)觸面積，而且O型(xing)圈本身的抗拒(ju)能力原來就能(néng)阻止扭曲。摩擦(cā)力的分布也趨(qu)向保持O型圈🔅在(zài)其溝槽中靜止(zhǐ)不動，因為靜摩(mó)擦大于滑動摩(mo)擦⛷️，而且溝槽表(biǎo)💘面✏️的粗糙度一(yī)般不如滑動表(biǎo)面的粗糙度。

引(yin)起扭曲損傷的(de)原因很多，其中(zhong)最主要的是由(you)于活塞、活✍️塞杆(gan)和缸筒的間隙(xì)不均勻、偏心過(guò)大、O型圈斷面直(zhi)徑不均勻等造(zào)成，由于造成O型(xing)圈在一周多受(shou)的摩🌈擦力不均(jun)勻，O型圈的某些(xiē)部分🔴摩擦過大(da)，發生扭曲。通常(chang)，斷面尺寸較小(xiao)的O型圈，容易産(chan)生摩擦🌍不均勻(yún)造成扭曲(運動(dong)用O型圈比固定(ding)用O型圈的斷㊙️面(miàn)直徑大就是這(zhe)個道理)。

另外，由(you)于密封溝槽存(cún)在着同軸度偏(piān)差，密封高度不(bu)相🈲等🏃‍♀️以及O型圈(quān)截面直徑不均(jun1)勻等現象，可能(néng)使得O型圈的一(yī)部分壓縮過💋大(dà)，另一部分過小(xiao)或不受壓縮。當(dāng)🔆溝槽存在偏心(xin)即同軸偏差大(dà)🥵于O型圈的壓縮(suo)量時，密📐封會完(wán)全失效。密封👅溝(gōu)槽同軸度偏差(cha)大⁉️的另一個害(hài)處是使O型密封(fēng)圈沿圓周壓縮(suo)不均。

此外還有(you)由于O型圈截面(miàn)直徑、材質硬度(dù)、潤滑油膜⛱️厚度(du)🈲等的不💚均以及(ji)密封軸表面粗(cu)糙度等因素的(de)影響，導緻O型圈(quan)的一部分沿工(gōng)作表面滑動，另(lìng)一部分則發💰生(shēng)滾動，從而造🌍成(chéng)O型圈的扭曲㊙️。運(yun)動用O型圈很容(róng)易因扭曲而損(sǔn)壞，這是密封裝(zhuang)置發生損壞和(hé)洩漏的重要原(yuán)因。因此提高密(mi)封溝槽的加工(gōng)精密度以及減(jian)小偏心是保證(zheng)O型圈具有可靠(kao)的密封性和壽(shou)命的重要因素(su)。

安裝密封圈不(bú)應是它處于扭(niǔ)曲狀态。假如在(zai)安裝時就被扭(niu)💞曲，則扭曲損傷(shang)就會很快發生(sheng)。在工作中，扭曲(qu)現象會将O型圈(quān)切斷，産生大量(liàng)漏油，而且切斷(duan)的O型圈會混到(dao)液壓系㊙️統的其(qi)他部位，造成重(zhòng)大事故。

為了防(fang)止O型圈的扭曲(qu)損傷，在設計時(shi)應注意以下幾(jǐ)點：

1).O型圈安裝溝(gōu)槽的同心度大(dà)小，應從加工方(fāng)便和不産生🏒扭(niǔ)曲現象兩個方(fang)面來考慮。

2).O型圈(quan)斷面尺寸應均(jun)勻，并且在每次(ci)安裝時都應在(zài)密封部位充分(fèn)塗抹潤滑油或(huò)潤滑脂。有時也(ye)可以采用浸透(tou)潤滑油的氈圈(quān)式加油裝置。

3).加(jia)大O型圈的截面(mian)直徑，動密封用(yong)O型密封圈的截(jie)面㊙️直徑🈲一般👄應(ying)大于靜密封用(yòng)O型圈;此外，O型圈(quan)應避免🛀用作大(dà)直徑活塞的密(mì)封。

4).在低壓下也(ye)産生扭曲損傷(shang)時，可使用密封(feng)圈保護擋圈。

5).降(jiàng)低缸筒和活塞(sai)杆的表面粗糙(cao)度。

6).采用低摩擦(cā)系數的材料制(zhì)作O型密封圈。

7).可(kě)用不易産生扭(niǔ)曲現象的密封(fēng)圈代替O型圈。

4、磨(mó)粒磨損現象

當(dāng)密封的間隙具(ju)有相對運動時(shi)，工作環境中的(de)灰塵和沙粒等(deng)被粘附在活塞(sāi)杆表面，并随着(zhe)活塞杆🤞的往複(fu)運動與油膜一(yī)起被帶入缸内(nèi)，成為侵入O型密(mi)封圈表面的磨(mó)粒，加速O型圈的(de)磨損，以緻其失(shi)去密封性。為了(le)避免這種情況(kuang)發🔱生，在往複運(yùn)動式密封裝置(zhì)的外伸軸端處(chù)必💰須使用防塵(chén)圈。

5、滑動表面對(dui)O型圈的影響

滑(huá)動表面的粗糙(cao)度是影響O型圈(quān)表面摩擦與磨(mó)損的直接因素(sù)。一般地說，表面(mian)光潔摩擦與磨(mo)損就小，所以滑(huá)動表面的粗糙(cāo)度數值往往很(hen)低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗表(biǎo)明，表面粗糙過(guò)低(Ra低于0.050μm)又會給(gěi)摩擦與磨損帶(dai)來不利的影🏒響(xiang)。這是因為微小(xiǎo)的表面凹凸不(bu)平，可以保持必(bi)要的潤滑油膜(mó)。因🈲此要選擇适(shi)當的表面要求(qiu)。

滑動表面的材(cái)質對O型圈的壽(shòu)命也有影響。滑(hua)動表面材質⭐的(de)硬度越大、耐磨(mó)性越高、保持光(guang)潔的能力就越(yuè)強，O型☂️圈的⭐壽命(mìng)🌈也就越長。這也(yě)是液壓缸活塞(sāi)杆表面鍍鉻的(de)重要原🏃因。同理(lǐ)可以解釋具有(yǒu)同樣粗糙度的(de)用銅、鋁合金制(zhì)成的滑動表面(miàn)比鋼制滑動表(biǎo)面對密封圈的(de)摩擦與磨損更(gèng)為嚴重，低硬度(du)🧡、大壓縮量的密(mi)封圈不如高硬(ying)度、小壓縮量的(de)㊙️密封圈耐用的(de)情況。

6、摩擦力與(yu)O型圈的應用

在(zai)動密封裝置中(zhōng)，摩擦與磨損是(shì)O型圈損壞的重(zhòng)要影響因素。磨(mó)損程度主要取(qǔ)決于摩擦力的(de)大小。當液體壓(yā)力微小🤩時，O型圈(quan)摩擦力的大小(xiǎo)取決于它的預(yù)壓縮量。當工作(zuo)液體承受壓力(lì)時，摩擦力随之(zhi)工作壓力的增(zēng)加而增大。在工(gong)作壓力小于🏒20MPa的(de)情況下，近似地(di)呈線形關系。壓(ya)力大于20MPa時，随着(zhe)壓力的增加，O型(xíng)圈與金屬表🏒面(miàn)接觸面積的增(zeng)加也逐漸緩慢(màn)，摩擦力的增加(jia)也相應緩慢。在(zài)正常情況下，O型(xíng)圈的使用壽命(ming)随着液體壓力(lì)的升高将會近(jin)似的呈平方💜關(guan)系而減小。

摩擦(ca)力的增加，使得(dé)旋轉或往複運(yùn)動的軸與O型密(mi)封圈之間🧡産生(shēng)大量的摩擦熱(rè)。由于多數O型圈(quān)都是用橡膠制(zhì)成的，導熱性極(jí)差。因此，摩擦熱(re)就會引起橡膠(jiao)的老化，導緻O型(xing)圈實效，破壞其(qí)密封性能。摩🧡擦(cā)還會引起O型圈(quan)表面損傷，使壓(yā)縮量減🚶‍♀️小。嚴重(zhong)的摩擦會很🈚快(kuai)引起O型圈的表(biao)面損壞，失去密(mi)封性🔞。作氣動往(wǎng)複運⁉️動用密封(feng)時，摩擦熱還會(huì)引起粘着，造成(cheng)摩擦力進一步(bu)增加。

運動用密(mì)封在低速運動(dòng)時，摩擦阻力還(hai)是引起爬✂️行的(de)一個因✔️素，影響(xiang)元件和系統的(de)工作性能。所以(yǐ)對運動密封來(lái)說，摩📞擦性是重(zhong)要性能之一。摩(mo)擦系數是摩擦(ca)特性的一個🌈評(ping)價指🤩标，合成橡(xiang)膠摩擦系數較(jiào)大，由于密封在(zai)運動狀态時，通(tong)常處于工作油(you)液或潤滑劑🌐參(cān)與的混合潤滑(hua)狀态，摩擦系數(shu)一般在0.1以下。摩(mó)擦力的大小在(zai)很大程度上取(qǔ)決于被密封件(jian)的表面硬度與(yu)表面粗糙度。

7、焦(jiao)耳熱效應

橡膠(jiao)材料的焦耳熱(rè)效應，是指處于(yú)拉伸狀态的橡(xiang)膠遇💃🏻熱産🔅生收(shōu)縮的現象。在安(ān)裝O型圈時，為了(le)使它在密封溝(gōu)⭐槽内🌈不産生竄(cuàn)動，在用作往複(fu)運動密封時，不(bu)産❗生扭曲❤️現象(xiàng)，一般使它處于(yu)某🔆種程度的拉(la)伸狀态。但如果(guǒ)将這種安裝方(fang)法用于旋轉運(yun)動，就會産生不(bú)良的結果。本來(lái)已經緊箍在旋(xuán)轉軸上的O形密(mì)封圈，因💛旋轉運(yùn)動産生的摩擦(ca)熱而收縮，進而(ér)使這種緊箍力(lì)增大，這樣，産生(sheng)摩擦熱→收縮→緊(jin)箍力增大→産生(sheng)摩擦熱→……，如此反(fǎn)複循環，就大大(dà)地促進了橡膠(jiāo)的老化和磨損(sǔn)。