O型圈(quan)設計、使用(yong)不當會加(jia)速它的損(sun)壞，喪失密(mì)封性能。實(shí)驗表明，如(rú)密封裝置(zhi)各部分設(shè)計合理，單(dan)純地提高(gao)壓力，并不(bú)☀️會造成O型(xíng)圈的破壞(huai)。在高壓、高(gāo)溫的工作(zuò)條🍉件下，O型(xíng)圈破壞的(de)主要原因(yīn)是O型圈材(cai)料的永久(jiu)變形和O型(xing)圈被🌍擠入(ru)密封間隙(xì)而引起的(de)間隙☎️咬傷(shang)一級O型❤️圈(quān)在運動時(shí)出現扭曲(qu)現🔴象。

1、永久(jiu)變形

由于(yu)O型圈密封(fēng)圈用的合(hé)成橡膠材(cái)料是屬于(yú)粘彈性材(cai)料，所以初(chu)期設定的(de)壓緊量和(hé)回彈堵塞(sāi)能力經長(zhǎng)時間的使(shi)用，會産生(shēng)永久變形(xing)而逐漸喪(sàng)失，最終發(fā)生洩漏。永(yǒng)久變形和(hé)彈力消失(shī)是O型圈失(shī)去密封性(xing)能的主要(yao)原因，以下(xià)是造成永(yong)久變形的(de)主要原因(yīn)。

1).壓縮率和(hé)拉伸量與(yǔ)永久變形(xíng)的關系

制(zhi)作O型圈所(suo)用的各種(zhong)配方的橡(xiàng)膠，在壓縮(suo)狀态下都(dou)會産生壓(yā)縮應力松(sōng)弛現象，此(cǐ)時，壓縮應(ying)力随着時(shi)間的增長(zhǎng)而減小🐆。使(shǐ)用時間越(yue)長、壓縮率(lǜ)和拉伸⭕量(liàng)越大，則由(you)橡膠應力(lì)松弛而産(chǎn)生的應力(lì)下降就越(yuè)大，以緻O型(xíng)圈彈性不(bu)足，失去🔅密(mi)封能力🌈。因(yīn)此，在允✏️許(xu)的使用條(tiao)件下，設法(fǎ)降低壓縮(suō)率是可取(qu)的。增加👣O型(xing)圈的截面(mian)尺寸是降(jiang)低壓縮率(lü)最簡單的(de)方法，不過(guo)這會帶來(lai)結構☔尺寸(cùn)的增加。

應(yīng)該注意，人(rén)們在計算(suàn)壓縮率時(shí)，往往忽略(luè)了O型圈✨在(zài)裝配💞時受(shou)拉伸而引(yǐn)起的截面(mian)高度的減(jiǎn)小。O型圈😘截(jie)面⭐面積⭐的(de)變化是與(yu)其周長的(de)變化成反(fan)比的。同時(shí)，由于拉力(lì)的作用，O型(xing)圈的截面(miàn)形狀也會(huì)發生變化(huà)，就表現為(wei)其高度的(de)減小。此外(wai)，在表面張(zhāng)力作用下(xià)，O型圈的外(wai)表面變得(de)更平了，即(ji)截面高度(du)略有減💯小(xiao)。這也是O型(xíng)密⛹🏻‍♀️封圈壓(ya)縮應力松(sōng)弛的一種(zhǒng)表現。

O型圈(quan)截面變形(xing)的程度，還(hái)取決于O型(xing)圈材質的(de)硬度。在拉(la)伸量♋相同(tong)的情況下(xià)，硬度大的(de)O型圈，其截(jie)面高度也(ye)減小💚較多(duo)，從這一點(dian)看，應該按(an)照使用條(tiao)件盡量選(xuǎn)用低硬度(dù)的材質。在(zài)液體壓力(lì)和張力的(de)作用下，橡(xiang)膠材料的(de)O型密封圈(quān)也會逐漸(jian)發生塑性(xing)變形，其截(jie)面高度會(huì)相應減小(xiǎo)，以緻最後(hou)失去密封(feng)能力。

2).溫度(du)與O型圈馳(chi)張過程的(de)關系

使用(yòng)溫度是影(yǐng)響O型圈永(yǒng)久變形的(de)另一個重(zhong)要因素。高(gao)溫會加速(su)橡膠材料(liào)的老化。工(gōng)作溫度越(yuè)高，O型圈的(de)壓縮永久(jiu)🈲變形就越(yuè)🔴大。當永久(jiǔ)變形大于(yú)40%時，O型圈就(jiu)失去了密(mi)封能力而(ér)發生洩漏(lou)。因😍壓縮變(bian)形而在O型(xing)圈的橡膠(jiao)材料中形(xíng)成的初始(shi)應力值，将(jiāng)随着🔞O型圈(quān)的馳張過(guò)程和溫度(dù)📧下降的作(zuo)用㊙️而逐漸(jiàn)降低以緻(zhi)消失。

溫度(du)在零下工(gōng)作的O型圈(quan)，其初始壓(yā)縮可能由(you)于溫♋度的(de)急劇降🌐低(dī)而減小或(huo)完全消失(shī)。在-50~-60℃情況下(xia)，不耐🈚低溫(wen)💁的橡膠材(cai)料會🧑🏽‍🤝‍🧑🏻完全(quán)喪失初始(shǐ)應力;即使(shǐ)耐低🐪溫的(de)橡✌️膠材料(liào)✊，此時的初(chū)始應力也(ye)不會大于(yu)20℃時初始應(yīng)力的25%。這是(shì)因為O型圈(quan)的初始壓(ya)縮量取決(jue)于線脹系(xi)數。所以，選(xuan)取初始壓(ya)縮量時，就(jiù)必須保證(zhèng)在由☔于馳(chi)張過程和(hé)溫度下降(jiàng)而造成應(yīng)力下降後(hou)仍有足夠(gòu)的密♈封能(neng)力。溫度在(zài)零下工作(zuò)的O型圈,應(ying)特别注意(yì)橡膠材料(liao)的恢複指(zhǐ)數和變形(xíng)指數。

綜上(shàng)所述，在設(she)計上應盡(jin)量保證O型(xing)圈具有适(shi)宜的工作(zuò)溫♌度，或🧑🏾‍🤝‍🧑🏼選(xuan)用耐高、低(di)溫的O型圈(quan)材料，以延(yan)長使用壽(shou)命。

3).介質工(gong)作壓力與(yǔ)永久變形(xing)

工作介質(zhì)的壓力是(shi)引起O型圈(quān)永久變形(xing)的主要因(yīn)🌈素。現代液(ye)壓設備的(de)工作壓力(lì)正日益提(ti)高。長時間(jiān)的高壓作(zuò)用會使O型(xing)圈發生永(yǒng)久變形。因(yīn)此，設計時(shi)應根據工(gōng)作壓☔力選(xuan)用😘适當的(de)耐壓橡膠(jiāo)材料。工作(zuò)⛱️壓力越高(gao)，所用材料(liào)的硬度和(he)👌耐高壓性(xìng)能也應越(yue)高。

為了改(gǎi)善O型圈材(cái)料的耐壓(yā)性能，增加(jia)材料的彈(dan)性(特💜别是(shi)增加材料(liào)在低溫下(xià)的彈性)、降(jiàng)低材料的(de)壓縮永久(jiu)變形，一般(ban)需要改⛹🏻‍♀️進(jìn)材料的配(pei)方，加入增(zēng)塑劑。但是(shì)，具有增塑(sù)劑的O密封(fēng)形圈，長時(shí)間在工作(zuò)介質中浸(jin)泡，增塑劑(jì)會逐漸被(bei)工🥵作介質(zhì)吸收，導緻(zhi)O型密封圈(quān)體積收縮(suo)，甚至可能(neng)使O型密封(fēng)圈産生負(fù)壓縮(即在(zai)O型密封圈(quan)和被密封(feng)件👈的表面(miàn)之間出現(xian)間隙)。因此(cǐ)，在計算O型(xing)密封圈壓(yā)縮量和✏️進(jìn)行模具設(shè)計時🐉，應充(chōng)分考慮到(dào)這些收縮(suō)量。應使壓(yā)制出的O型(xíng)密封圈在(zài)工作介質(zhi)中浸泡5~10晝(zhou)夜後仍能(néng)保持必要(yào)的尺寸。

O型(xíng)圈材料的(de)壓縮永久(jiǔ)變形率與(yu)溫度有關(guan)。當變形💋率(lǜ)在🏃🏻‍♂️40%或更大(da)時，即會出(chū)現洩漏，所(suo)以幾種膠(jiāo)料的耐熱(re)性界限為(wéi):丁腈橡膠(jiāo)70℃，三元乙丙(bǐng)橡膠100℃，氟橡(xiàng)膠140℃。因此各(gè)國對🈲O型圈(quan)的永久變(bian)形作了規(guī)定。中🤟國标(biao)準橡膠材(cái)料的O型🔴圈(quān)在不同溫(wēn)度下的尺(chǐ)寸變化見(jiàn)表。同一材(cai)料的O型圈(quān)，在同一溫(wēn)度下，截面(mian)直徑大的(de)O型圈壓🔴縮(suō)永久變形(xíng)率較低。

在(zai)油中的情(qing)況就不同(tóng)了。由于此(cǐ)時O型圈不(bú)與氧氣接(jie)🥰觸，所以上(shàng)🧡述不良反(fǎn)應大為減(jian)少。加之又(you)通常會引(yǐn)起膠料有(you)一定的膨(péng)脹，所以因(yīn)溫度引起(qi)的壓縮⚽永(yǒng)久變形率(lǜ)将被抵消(xiao)。因此，在油(you)中的㊙️耐熱(rè)性大為提(tí)高。以丁腈(jing)橡膠為例(li)，它的工作(zuo)溫度可達(da)120℃或更高。

2、間(jian)隙咬傷

被(bèi)密封的零(líng)件存在着(zhe)幾何精度(dù)(包括圓度(dù)、橢圓度💋、圓(yuan)柱度、同軸(zhóu)🤩度等)不良(liang)、零件之間(jiān)不同心以(yǐ)及高壓下(xia)内徑脹大(dà)等現象，都(dou)會💁引起密(mi)封間隙的(de)擴大和間(jiān)隙擠出現(xiàn)象㊙️的加劇(ju)。O型圈的硬(ying)度對⭕間隙(xi)擠出現象(xiàng)也有明🧑🏾‍🤝‍🧑🏼顯(xian)的影響。液(ye)體或氣體(ti)的壓力越(yue)高，O型圈材(cai)料硬度越(yue)小，則O型圈(quan)的間隙擠(jǐ)出現象越(yue)嚴重。

防止(zhi)間隙咬傷(shāng)的措施是(shi)，對O型密封(fēng)圈的硬度(dù)和密封間(jian)隙加以嚴(yán)格的控制(zhì)。選用硬度(du)合适的密(mì)封材料控(kòng)制間隙。常(chang)💰用的O型圈(quan)的硬度範(fàn)圍是HS60~90。低硬(ying)度者用于(yú)低壓，高硬(yìng)度者用于(yú)高壓。配用(yòng)适當的密(mì)封圈保護(hù)擋圈，是防(fang)止O型圈被(bèi)擠入🛀🏻間隙(xi)的有效方(fāng)法。

3、扭曲現(xiàn)象

扭曲是(shi)指O型圈沿(yan)周向發生(shēng)扭轉的現(xian)象，扭曲現(xian)象一♻️般發(fa)生在🌏動密(mi)封狀态。

O型(xíng)圈如果裝(zhuāng)配的妥善(shàn)，并且使用(yong)條件适當(dāng)，一般不大(da)容易在往(wang)複在往複(fu)運動狀态(tài)下産生滾(gǔn)動或扭曲(qu)，因為O型圈(quan)與溝槽的(de)接觸面積(ji)大于在滑(hua)動表面上(shang)的摩擦接(jie)觸面積，而(ér)且O型圈本(ben)身的抗拒(jù)能力原🔅來(lái)就能阻止(zhi)扭曲。摩擦(ca)力的分布(bu)也趨向保(bao)持O型圈在(zai)其溝槽中(zhong)靜止不動(dòng)，因為靜摩(mo)擦大于滑(hua)動摩擦🐉，而(ér)且溝槽表(biǎo)面的粗糙(cao)度一般🌂不(bú)如滑動表(biǎo)面的粗糙(cāo)度。

引起扭(niu)曲損傷的(de)原因很多(duo)，其中最主(zhǔ)要的是由(yóu)于活塞、活(huo)🐪塞杆和缸(gāng)筒的間隙(xi)不均勻、偏(pian)心過大、O型(xíng)圈斷面直(zhi)徑不均💚勻(yun)等造成，由(yóu)于造成O型(xíng)圈在一周(zhou)多受的摩(mo)擦力不均(jun)勻，O型圈的(de)某些部分(fèn)摩擦過大(da)，發生扭曲(qǔ)。通常，斷面(miàn)尺寸較小(xiǎo)的‼️O型圈，容(rong)易産生摩(mó)擦不均勻(yún)造成扭曲(qǔ)(運動用O型(xing)圈比固定(dìng)用O型圈的(de)斷面直徑(jìng)大就🏒是這(zhè)個道理)。

另(ling)外，由于密(mi)封溝槽存(cun)在着同軸(zhou)度偏差，密(mì)封高度不(bu)相等以及(ji)O型圈截面(miàn)直徑不均(jun)勻等現象(xiang)，可能使得(dé)O型圈的一(yī)部分壓縮(suo)過大，另一(yī)部分過小(xiao)或不受壓(ya)縮。當溝槽(cao)存在偏心(xīn)即同軸偏(piān)差大于O型(xíng)圈的壓縮(suo)量時，密封(feng)會完全失(shi)效。密封溝(gōu)槽同軸度(dù)偏差大👌的(de)另一個害(hai)處是使O型(xíng)密封圈沿(yán)圓周壓縮(suō)不均。

此外(wai)還有由于(yú)O型圈截面(mian)直徑、材質(zhi)硬度、潤滑(hua)油膜厚度(dù)等🏃🏻的不均(jun)以及密封(fēng)軸表面粗(cū)糙度等因(yin)素的👉影響(xiǎng)💃，導緻O型圈(quan)的一部分(fèn)沿工作表(biǎo)面滑動，另(lìng)一部分則(zé)發生滾動(dong)，從而造成(cheng)O型圈的扭(niǔ)曲。運動用(yòng)O型圈很容(róng)易因扭曲(qu)而損壞，這(zhe)是密封裝(zhuāng)置發生損(sun)壞和洩漏(lòu)⛱️的重要原(yuan)因。因此提(tí)高密封溝(gou)槽的加工(gong)精密度以(yǐ)❄️及減小偏(pian)心是保證(zhèng)O型圈💋具有(yǒu)可靠的密(mi)封性和壽(shou)📧命的重要(yao)因素。

安裝(zhuāng)密封圈不(bú)應是它處(chu)于扭曲狀(zhuang)态。假如在(zai)安裝🈲時就(jiu)被扭曲，則(ze)扭曲損傷(shang)就會很快(kuài)發生。在工(gōng)作中，扭曲(qǔ)現象會将(jiāng)O型圈切斷(duàn)，産生大量(liang)漏油，而且(qiě)切斷的O型(xing)圈會混到(dao)液壓系統(tǒng)的其他部(bu)位，造成重(zhòng)大事⛱️故。

為(wei)了防止O型(xíng)圈的扭曲(qu)損傷，在設(she)計時應注(zhù)意以下幾(ji)點：

1).O型圈安(ān)裝溝槽的(de)同心度大(dà)小，應從加(jia)工方便和(hé)不産㊙️生扭(niǔ)曲現象兩(liǎng)個方面來(lái)考慮。

2).O型圈(quan)斷面尺寸(cun)應均勻，并(bìng)且在每次(cì)安裝時都(dou)應在密☎️封(feng)部位充分(fen)塗抹潤滑(huá)油或潤滑(huá)脂。有時也(yě)可以采用(yòng)👉浸透🐆潤滑(hua)🌈油的✉️氈圈(quān)式加油裝(zhuāng)置。

3).加大O型(xing)圈的截面(miàn)直徑，動密(mì)封用O型密(mi)封圈的截(jié)面🥰直徑❄️一(yi)般應🚶大于(yu)靜密封用(yong)O型圈;此外(wài)，O型圈應避(bi)免🔅用作大(dà)直徑活塞(sāi)的密封。

4).在(zài)低壓下也(ye)産生扭曲(qu)損傷時，可(kě)使用密封(feng)圈保護擋(dǎng)圈。

5).降低缸(gāng)筒和活塞(sāi)杆的表面(mian)粗糙度。

6).采(cai)用低摩擦(cā)系數的材(cái)料制作O型(xíng)密封圈。

7).可(ke)用不易産(chǎn)生扭曲現(xiàn)象的密封(fēng)圈代替O型(xing)圈。

4、磨粒磨(mo)損現象

當(dang)密封的間(jian)隙具有相(xiàng)對運動時(shí)，工作環境(jìng)中的灰塵(chen)👄和沙粒等(deng)被粘附在(zài)活塞杆表(biǎo)面，并随着(zhe)活塞杆的(de)往複運🐕動(dòng)與油膜一(yī)起被帶入(ru)缸内，成為(wei)侵入O型密(mì)封圈表面(mian)的磨粒，加(jiā)速O型圈💯的(de)磨損，以緻(zhi)其失去密(mì)封性。為了(le)避免這🌈種(zhong)情況發生(sheng)，在往複運(yun)動式密封(feng)裝置的外(wai)伸軸端處(chù)必須使用(yòng)防塵圈。

5、滑(hua)動表面對(duì)O型圈的影(ying)響

滑動表(biao)面的粗糙(cao)度是影響(xiǎng)O型圈表面(miàn)摩擦與磨(mó)損的直接(jiē)因素。一般(bān)地說，表面(mian)光潔摩擦(cā)與磨損就(jiù)小，所以滑(huá)動表面的(de)粗糙度🏃數(shù)值往往很(hen)低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試(shì)驗表明，表(biao)🌈面粗糙♋過(guò)低(Ra低🥵于0.050μm)又(yòu)會💛給摩擦(ca)🌏與磨損帶(dài)來不利的(de)影響。這是(shì)因為微小(xiao)的表面凹(ao)凸不平，可(kě)以保持必(bi)要的潤滑(hua)油膜。因此(cǐ)要選擇适(shi)當的表面(mian)要求。

滑動(dong)表面的材(cái)質對O型圈(quān)的壽命也(ye)有影響。滑(hua)動表面材(cái)質的硬度(du)越大、耐磨(mo)性越高、保(bǎo)持光潔的(de)能力就越(yue)強，O型圈的(de)💔壽命也就(jiù)越長。這也(yě)是液壓缸(gāng)活塞杆表(biǎo)面鍍鉻的(de)重要原因(yin)。同理⛷️可以(yǐ)解釋具有(you)同樣粗糙(cāo)度的用銅(tóng)、鋁合金制(zhi)成的😍滑動(dòng)表面比鋼(gang)制滑✌️動表(biao)面對密封(fēng)圈的摩擦(cā)與磨損更(geng)為嚴重，低(dī)硬度、大壓(ya)縮量的密(mi)🆚封圈不如(ru)高硬度、小(xiao)壓縮量的(de)密封✊圈耐(nai)用的情況(kuàng)。

6、摩擦力與(yǔ)O型圈的應(yīng)用

在動密(mì)封裝置中(zhōng)，摩擦與磨(mo)損是O型圈(quān)損壞的重(zhong)要影響因(yin)素。磨損程(chéng)度主要取(qǔ)決于摩擦(ca)力的大小(xiǎo)。當液體壓(ya)力微小時(shí)，O型圈摩擦(ca)力的大小(xiao)取決于它(tā)的預壓縮(suo)量。當工作(zuo)液體✊承受(shou)壓力時，摩(mo)擦力随之(zhī)工♌作壓力(lì)的增加而(ér)增♉大。在工(gōng)作✌️壓力小(xiǎo)于💋20MPa的情況(kuàng)下，近似地(di)呈線形關(guan)系。壓力大(dà)于20MPa時，随着(zhe)壓力的增(zeng)加，O型圈與(yǔ)金屬表面(mian)接觸面積(ji)的增加也(yě)逐漸緩❤️慢(màn)，摩擦力的(de)增加也相(xiang)應緩慢。在(zai)正常情🐉況(kuàng)下，O型圈的(de)使用壽命(ming)随着液體(tǐ)壓力的升(sheng)高将會近(jìn)似的呈平(píng)方關系而(ér)減小。

摩擦(cā)力的增加(jiā)，使得旋轉(zhuǎn)或往複運(yun)動的軸與(yu)O型密封圈(quan)🤩之間産生(shēng)大量的摩(mó)擦熱。由于(yú)多數O型圈(quān)都是用橡(xiàng)膠制成的(de)，導熱性極(ji)差。因此，摩(mó)擦熱就會(huì)引起橡膠(jiāo)的老化，導(dǎo)緻O型圈實(shí)效，破壞其(qí)密封性能(néng)。摩擦還會(huì)引起O型圈(quān)表面損傷(shang)，使壓縮量(liang)減小。嚴重(zhòng)的摩擦會(hui)很快引🔞起(qi)O型圈的表(biao)面損壞，失(shī)去密封性(xing)。作氣動往(wǎng)複運動用(yòng)密封時，摩(mó)擦熱還會(huì)引起粘着(zhe)，造成摩擦(ca)力進一步(bù)增加。

運動(dòng)用密封在(zai)低速運動(dong)時，摩擦阻(zǔ)力還是引(yǐn)起爬🔴行✊的(de)🐕一個因素(su)，影響元件(jian)和系統的(de)工作性能(neng)。所以對運(yùn)動密封來(lái)說，摩擦性(xing)是重要性(xing)能之一。摩(mó)擦系數是(shì)摩擦特性(xing)的一個評(ping)價指标，合(hé)成橡膠摩(mo)擦系數較(jiào)大，由于密(mi)封在運動(dòng)狀态☎️時，通(tong)常處于工(gong)作油🎯液或(huò)潤滑劑參(can)與的混合(hé)潤滑狀态(tai)，摩擦系數(shu)一般在0.1以(yi)下。摩擦力(lì)的大小在(zai)很大程度(du)上取決于(yú)被密封件(jiàn)的表面硬(yìng)度與表面(mian)粗糙度。

7、焦(jiao)耳熱效應(yīng)

橡膠材料(liào)的焦耳熱(re)效應，是指(zhi)處于拉伸(shēn)狀态的橡(xiàng)膠遇🏃🏻‍♂️熱産(chǎn)生收縮的(de)現象。在安(ān)裝O型圈時(shí)，為了使它(ta)在密🆚封溝(gou)槽内不産(chan)生竄動，在(zai)用作往複(fu)運動密封(feng)時，不産生(sheng)扭曲現象(xiàng)，一⚽般使它(ta)處于某種(zhǒng)程度的拉(lā)伸狀态。但(dan)㊙️如果将這(zhe)種安裝方(fang)📱法用于旋(xuan)轉運動，就(jiù)🐕會産生不(bú)良✔️的結果(guo)。本來已經(jing)緊箍在旋(xuan)轉軸上的(de)O形密封圈(quan)，因旋轉運(yùn)動産生的(de)摩擦熱而(ér)收縮，進而(er)使這種緊(jin)❓箍力增大(dà)，這樣，産生(sheng)摩擦熱→收(shou)縮→緊箍力(li)🛀🏻增大→産生(sheng)摩擦熱→……，如(rú)此反複循(xun)環，就大大(dà)地促進了(le)橡膠的老(lao)化和磨損(sun)。

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