O型圈設(shè)計、使用不當會加(jiā)速它的損壞，喪失(shī)密封性能。實驗表(biǎo)明，如密封裝置各(gè)部分設計合理，單(dān)純地提高壓力，并(bing)不會造成O型圈的(de)破壞。在高壓、高溫(wen)的工作條件下，O型(xíng)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(yǎo)傷一級O型圈在運(yun)動時出現扭曲現(xian)象。

1、永久變形

由于(yu)O型圈密封圈用的(de)合成橡膠材料是(shì)屬于粘彈性材料(liào)，所以初期設定的(de)壓緊量和回彈堵(du)塞能力經長時間(jiān)的使用，會産生永(yǒng)久變形而逐漸喪(sàng)失，最終發生洩漏(lòu)。永久變形和彈力(li)消失是O型圈失去(qu)💜密封性能的主要(yao)原因，以下是造成(cheng)永久變形的主要(yào)原㊙️因。

1).壓縮率和拉(lā)伸量與永久變形(xing)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(xiàng)，此時，壓縮應力随(suí)着時間的增長而(er)減小。使用時間越(yue)長、壓縮率和拉伸(shēn)🍉量越大，則由橡🆚膠(jiāo)應力松弛而産生(shēng)的應力下降就越(yuè)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(dai)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(shēn)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(hua)成反比的。同時，由(you)于拉力的作用，O型(xíng)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(lue)有減小。這也是O型(xíng)💚密封圈壓縮應力(li)松弛的一種表現(xiàn)。

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(qíng)況下，硬度大的O型(xing)圈，其截面高🍉度也(ye)㊙️減小較多，從這一(yi)點看，應該按照使(shǐ)用條件盡量選用(yong)低硬度的材質。在(zai)液體壓力和張力(lì)的作用下，橡膠材(cai)料的O型密封圈也(ye)會逐漸發生塑性(xìng)變形♈，其截面高度(du)會相應減小🔅，以緻(zhi)最後失去密封能(neng)力。

2).溫度與O型圈馳(chí)張過程的關系

使(shǐ)用溫度是影響O型(xing)圈永久變形的另(lìng)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(yā)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(xiang)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(zai)零下工作的O型圈(quān)，其初始壓縮可能(néng)由于溫度🔴的急劇(ju)降低而減小或完(wán)全消失。在-50~-60℃情況下(xià)，不耐✔️低溫的橡膠(jiao)材料會完全⭐喪失(shi)初始應力;即使耐(nài)低溫的橡🔅膠材料(liào)，此時的初始應力(li)也不會大于20℃時初(chū)始應力的25%。這是因(yīn)為O型圈的初始壓(ya)縮量取決于線脹(zhang)系數。所以，選取初(chū)始壓縮量時，就必(bi)須保證在由于馳(chí)張過程和溫度下(xia)降而造成應力下(xia)降後‼️仍有足夠的(de)密封能力。溫度在(zài)零下工作的O型圈(quān),應特别注意橡膠(jiāo)材料的❗恢複指數(shù)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(wen)度，或🔴選用耐高、低(di)溫的O型圈材料，以(yi)延長使用壽命。

3).介(jiè)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(zhu)要因素。現代液壓(ya)設備的工作壓力(li)正日益提高。長時(shí)間的高壓作用會(huì)使O型圈發生永久(jiu)變形。因此，設計時(shí)🍓應根據工作壓力(li)選用适當的耐壓(ya)橡膠材料。工作壓(ya)力越高，所用材料(liào)的硬度和耐高壓(ya)性能也應越✌️高。

為(wei)了改善O型圈材料(liao)的耐壓性能，增加(jiā)材料的彈性(特别(bie)❌是增加材料在低(di)溫下的彈性)、降低(di)材料的壓縮永久(jiu)變形，一般需🌂要改(gǎi)進材料的配方，加(jiā)入增塑劑。但是🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，具(jù)有增塑劑的🥵O密封(fēng)形圈，長時間在工(gōng)作介質中浸泡，增(zeng)塑劑會☔逐漸被工(gong)作介質吸收，導緻(zhi)O型密封圈體積💞收(shōu)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(quan)和被密封件的表(biao)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(yīng)充分考慮到這些(xie)收縮量。應使壓制(zhi)出的O型密❄️封圈在(zài)工🏒作介質中浸泡(pào)5~10晝夜後仍能保持(chi)必要的尺寸。

O型圈(quan)材料的壓縮永久(jiǔ)變形率與溫度有(yǒu)關。當變形率在40%或(huò)更大時，即會出現(xian)洩漏，所以幾種膠(jiao)料的耐熱性界限(xian)為:丁腈橡膠70℃，三元(yuan)乙丙橡膠100℃，氟橡膠(jiāo)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(xiàng)膠材料的O型🏃🏻‍♂️圈在(zai)不同溫度下的尺(chǐ)寸變化見表。同一(yi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼材料的O型圈😍，在同(tóng)一溫度下，截面直(zhi)徑大的O型圈壓縮(suō)永久變形率較低(dī)。

在油中的情況就(jiù)不同了。由于此時(shi)O型圈不與氧氣接(jie)觸，所以🌂上述不良(liáng)反應大為減少。加(jiā)之又通常會引起(qi)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(huo)更高。

2、間隙咬傷

被(bei)密封的零件存在(zai)着幾何精度(包括(kuò)圓度、橢圓度、圓柱(zhù)度💘、同軸🍉度等)不良(liáng)、零件之間不同心(xīn)以及高壓下内徑(jìng)脹大等現象，都會(hui)🚶‍♀️引起密封間隙的(de)擴大和🤟間隙擠出(chu)現象的加劇。O型圈(quan)的硬度對間隙擠(jǐ)出現象也有明顯(xian)的影響💛。液體或氣(qì)體的壓力越高，O型(xíng)圈材料硬度越小(xiǎo)，則O型圈的間隙擠(ji)出現象越嚴重。

防(fang)止間隙咬傷的措(cuo)施是，對O型密封圈(quān)的硬度和密封間(jian)隙🌈加以🏃嚴格的控(kong)制。選用硬度合适(shì)的密封材料控制(zhi)間隙。常用的O型圈(quān)的硬度範圍是HS60~90。低(di)硬度者用于低🚩壓(ya)，高硬❗度者用于高(gao)壓。配用适☎️當的密(mi)封圈保護擋圈，是(shi)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(fā)生扭轉的現象，扭(niǔ)曲現象一💛般⭐發生(sheng)在動密封狀态。

O型(xíng)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(wei)O型圈與溝槽的接(jie)觸面積大于在滑(huá)動表面🏃🏻上的摩擦(ca)接觸面積，而且O型(xíng)圈本身的抗拒能(neng)力原來就能阻止(zhǐ)扭曲。摩擦力的分(fèn)布也趨向保持O型(xíng)圈在其溝槽中靜(jing)止不動，因為靜摩(mo)擦大🌐于滑動摩擦(ca)🐕，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(zhong)最主要的是由于(yú)活塞、活塞杆和缸(gang)筒的間隙不均勻(yun)、偏心過大、O型圈斷(duan)面直徑📞不均勻等(deng)造成🐆，由于造成O型(xíng)圈在一周多受的(de)摩擦力不均勻，O型(xíng)🔱圈的某㊙️些部分摩(mo)擦過大，發生扭曲(qǔ)。通㊙️常，斷面尺🐪寸較(jiào)小的O型圈，容易産(chan)生摩擦不均勻造(zào)成扭曲(運動用O型(xíng)圈比固定用O型圈(quan)的斷面直徑大就(jiu)是這個道理)。

另外(wai)，由于密封溝槽存(cún)在着同軸度偏差(cha)，密封高度不🏃‍♀️相🈲等(deng)以💘及O型圈截面直(zhí)徑不均勻等現象(xiang)，可能使得O型圈的(de)一部分壓縮過大(dà)，另一部分過小或(huò)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(dà)💜的另一個害處是(shì)使O型密封圈沿圓(yuan)周壓縮不均。

此外(wai)還有由于O型圈截(jié)面直徑、材質硬度(dù)、潤滑油膜厚☎️度等(děng)的不均以及密封(feng)軸表面粗糙度等(deng)因素的影響🔞，導緻(zhì)O型圈的一部分沿(yan)工作表面滑動，另(lìng)一部分則發生滾(gǔn)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(qu)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(gōu)槽的加工精密度(dù)以及減小偏心是(shi)㊙️保證㊙️O型圈具有可(kě)靠的密封性和壽(shòu)命的重要因素。

安(an)裝密封圈不應是(shi)它處于扭曲狀态(tai)。假如在安裝㊙️時就(jiu)被扭曲，則扭曲損(sǔn)傷就會很快發生(sheng)。在工作中，扭曲現(xiàn)象會将O型圈🌐切斷(duan)，産生大量漏油，而(ér)且切斷的O型圈會(hui)混到液壓系統的(de)其他部位，造成重(zhong)大事故。

為了防止(zhǐ)O型圈的扭曲損傷(shang)，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(dù)大小，應從加工方(fāng)便和不産生👅扭曲(qǔ)🔴現象兩個方面來(lái)考慮。

2).O型圈斷面尺(chi)寸應均勻，并且在(zai)每次安裝時都應(yīng)在🌏密🔴封部位充分(fen)塗抹潤滑油或潤(run)滑脂。有時也可以(yǐ)采用浸透⭕潤滑油(yóu)的氈圈式加油裝(zhuāng)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(yu)靜密封用O型圈;此(ci)外，O型圈應避免用(yong)作大直徑活塞的(de)密封。

4).在低壓下也(yě)産生扭曲損傷時(shí)，可使用密封圈保(bǎo)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(mó)擦系數的材料制(zhi)作O型密封圈。

7).可用(yong)不易産生扭曲現(xian)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(xi)具有相對運動時(shi)，工作環境中的灰(huī)塵和💯沙粒等被粘(zhan)附在活塞杆表面(miàn)，并随着活塞杆的(de)往複運⭐動與油膜(mo)一起被帶入缸内(nèi)，成為侵入O型密封(fēng)圈表面的磨粒，加(jiā)🏃🏻速O型圈的磨損，以(yi)緻其失去密封性(xing)。為了避免這種情(qíng)況發生，在往複運(yùn)動式密✉️封裝置的(de)外伸軸端處必須(xū)使用防塵✌️圈。

5、滑動(dong)表面對O型圈的影(yǐng)響

滑動表面的粗(cu)糙度是影響O型圈(quan)表面摩擦與磨損(sun)的直🏃‍♀️接因素。一般(ban)地說，表面光潔摩(mo)擦與磨損就小，所(suǒ)以滑動👣表面的粗(cū)糙度數值往往很(hen)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(wēi)小的表面凹凸不(bú)平，可以保持必要(yào)的潤滑油膜。因此(ci)要選擇适🌏當的表(biao)面要求。

滑動表面(mian)的材質對O型圈的(de)壽命也有影響。滑(huá)動表面材質的硬(yìng)度越大、耐磨性越(yue)高、保持光潔的能(néng)力🈲就越強，O型圈的(de)壽命也就越長。這(zhè)也是液壓缸活塞(sāi)杆表面鍍鉻的重(zhòng)要原因。同理可以(yi)解🔅釋具有同樣粗(cu)糙度的用銅、鋁合(hé)金制成的🐅滑動表(biao)面比鋼制滑動表(biao)面對密🌂封圈的摩(mo)擦與磨損更為嚴(yan)重，低硬度、大壓縮(suo)量的密封圈不如(ru)高硬度、小壓縮量(liang)的☀️密封圈耐用的(de)🌈情況。

6、摩擦力與O型(xíng)圈的應用

在動密(mì)封裝置中，摩擦與(yǔ)磨損是O型圈損壞(huài)的重要影響因素(su)。磨損程度主要取(qu)決于摩擦力的大(dà)小。當⛷️液體壓力微(wei)小時，O型圈摩擦力(lì)的大小取決于它(ta)的預壓縮量。當工(gōng)作液體承受壓力(lì)時，摩擦力随之工(gong)🆚作壓力的增加而(ér)增大。在工作壓力(li)小于20MPa的情況下，近(jìn)似地呈線形關系(xì)。壓力👨‍❤️‍👨大于20MPa時，随着(zhe)壓力的增加🤞，O型圈(quan)與金屬表面接觸(chu)面積的增加也逐(zhú)漸緩慢，摩擦力的(de)增加也相應緩慢(man)。在正常情況下，O型(xíng)圈的使用壽命随(sui)着液體壓力的升(shēng)高将會近似☎️的呈(cheng)平方關系而減小(xiao)。

摩擦力的增加，使(shǐ)得旋轉或往複運(yùn)動的軸與O型密⚽封(fēng)圈之間産🥰生大量(liàng)的摩擦熱。由于多(duo)數O型圈都是用橡(xiàng)膠制成的🈚，導熱性(xìng)極差。因此，摩擦熱(re)就會引起橡膠的(de)老化，導緻O型圈實(shí)效，破壞其密封性(xing)能💜。摩擦還會引起(qi)O型圈表面損傷，使(shi)壓縮量減小。嚴重(zhong)的摩擦🌈會很快引(yin)起O型圈的表面損(sun)壞，失去密封性🔴。作(zuo)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(zeng)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(mó)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(xiang)膠摩擦系數較大(dà)，由🔴于密封在💜運動(dong)狀态時，通常處于(yu)工作油液或潤滑(hua)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(cā)力的大小在很大(dà)程度上取決于被(bei)密封件的表面硬(ying)度與表面粗糙度(du)。

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(rè)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(dòng)密封時，不産生扭(niu)曲現象，一般使它(tā)😘處于某種程度的(de)拉伸狀态。但如果(guǒ)将這種安裝方💔法(fa)用于旋轉運動，就(jiù)🌍會産生不良的結(jie)果。本來已經緊箍(gu)在🐉旋轉軸上的☂️O形(xíng)密封圈，因旋轉運(yun)動産生的摩擦熱(rè)而收縮💋，進而使這(zhè)種緊箍力增大，這(zhè)樣㊙️，産生摩擦熱→收(shōu)縮→緊箍力增大→産(chǎn)生摩擦熱→……，如此反(fǎn)複循環，就大大⭐地(dì)促進了橡膠的老(lao)化和磨損。