O型圈設計(jì)、使用不當會加(jia)速它的損壞，喪(sang)失密封性能。實(shí)🐆驗表明，如密封(fēng)裝置各部分設(she)計合理，單純地(dì)提高💔壓力，并不(bú)會造成O型圈的(de)破壞。在高壓、高(gāo)溫的工作條件(jian)下，O型圈破壞的(de)主要原因是O型(xíng)圈材料的永久(jiu)變形和O型圈被(bei)擠入密封🚶間隙(xì)而引起的間隙(xì)咬傷一級O型圈(quan)在運動時出現(xian)扭曲現象。

1、永久(jiu)變形

由于O型圈(quan)密封圈用的合(he)成橡膠材料是(shì)屬于粘彈性材(cai)料，所以🤩初期設(shè)定的壓緊量和(he)回彈堵塞能力(li)經長時間的使(shǐ)用，會産生永久(jiu)變形而逐漸喪(sang)失，最終發生洩(xie)漏。永久變形和(hé)彈力消失是O型(xíng)圈失去密封性(xìng)🥰能的主要原因(yin)，以下是造成永(yǒng)久變形的主要(yao)原因。

1).壓縮率和(he)拉伸量與永久(jiǔ)變形的關系

制(zhi)作O型圈所用的(de)各種配方的橡(xiang)膠，在壓縮狀态(tai)下🔴都🌂會産生壓(ya)縮應力松弛現(xiàn)象，此時，壓縮應(yīng)力随着時間的(de)增長而🔱減小。使(shi)用時間越長、壓(ya)縮率和拉伸量(liang)越大，則由橡🤞膠(jiao)應力松弛而産(chǎn)生的應力下降(jiang)就⭐越大，以緻☂️O型(xing)圈彈性不足，失(shī)去🧡密封能力。因(yin)此，在允許的使(shi)用條件下，設法(fa)降低壓縮率是(shi)✏️可取的。增加O型(xing)圈的截面尺寸(cùn)是降低壓縮💚率(lü)最簡單的方法(fǎ)，不過這會帶來(lai)結構尺寸的增(zēng)加。

應該注意，人(ren)們在計算壓縮(suō)率時，往往忽略(lue)了O型圈在裝配(pèi)👣時受拉伸而引(yǐn)起的截面高度(du)的減小。O型圈截(jié)面面積的變🤩化(huà)是與其周長的(de)變化成反比的(de)。同時，由于拉力(li)的作用，O型圈的(de)截面形狀也會(huì)發生變化，就表(biao)現為其高度的(de)減小。此外，在表(biǎo)面張力作用下(xia)，O型圈的外表面(mian)變得更平了，即(jí)截面🌍高度略有(you)減小。這也是O型(xing)密封圈壓縮應(ying)力松弛的一種(zhǒng)表現。

O型圈截面(mian)變形的程度，還(hái)取決于O型圈材(cai)質的硬度。在拉(la)伸量相♈同的情(qing)況下，硬度大的(de)O型圈，其截面高(gao)🛀度也減小較多(duō)，從這一點看，應(ying)該按照使用條(tiao)件盡量選用💃🏻低(di)硬度的材質🌐。在(zài)液體壓力和張(zhang)力的作用下，橡(xiang)膠材料的O型密(mi)封圈也會✉️逐漸(jian)發生🔆塑性變形(xing)🏃🏻，其截面高度會(hui)相應減小，以緻(zhì)最後失去密封(fēng)能力。

2).溫度與O型(xíng)圈馳張過程的(de)關系

使用溫度(dù)是影響O型圈永(yong)久變形的另一(yī)個重要因素。高(gao)溫🌍會加速橡膠(jiao)材料的老化。工(gong)作溫度越高，O型(xing)圈的壓縮永久(jiu)變形就越大。當(dāng)永久變形大于(yú)40%時，O型圈就失去(qu)了密封能力而(er)發生洩漏。因壓(ya)縮變形而在O型(xíng)圈的橡膠材料(liao)中形成的初始(shǐ)應力🐇值，将随着(zhe)O型圈的馳張過(guò)程和溫度下降(jiàng)的作用而逐漸(jiàn)降低📧以緻消失(shi)。

溫度在零下工(gōng)作的O型圈，其初(chū)始壓縮可能由(you)于溫度的♊急劇(ju)降低而減小或(huò)完全消失。在-50~-60℃情(qing)況下，不耐低溫(wen)的橡膠材料會(huì)🔆完全喪失初始(shǐ)應力;即使耐低(dī)溫的橡📐膠材料(liao)💋，此時的初始應(ying)力也不會大于(yú)20℃時初始應力的(de)25%。這是因為O型圈(quan)的初😘始壓縮量(liàng)取決于線☀️脹系(xi)數。所以，選取初(chū)始壓縮量時，就(jiù)必須保證在由(yóu)于馳張過程和(hé)溫度下降而造(zào)成應力下降後(hou)仍有足夠的密(mì)封能力。溫度在(zai)零下工作的O型(xing)圈,應特别注意(yi)橡膠材料的恢(hui)複指數和變形(xing)指數。

綜上所述(shu)，在設計上應盡(jìn)量保證O型圈具(jù)有适宜的工作(zuò)溫度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，或選用耐(nai)高、低溫的O型圈(quan)材料，以延長使(shǐ)用壽命。

3).介質工(gong)作壓力與永久(jiu)變形

工作介質(zhi)的壓力是引起(qi)O型圈永久變形(xíng)的主要因🧡素。現(xiàn)代液壓設備的(de)工作壓力正日(ri)益提高。長時間(jiān)的高壓作用會(huì)㊙️使O型圈發🙇🏻生永(yong)久變形。因此，設(shè)計時應根據工(gōng)作壓力選用适(shi)當的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻耐壓橡膠(jiao)材料。工作壓力(li)越高，所用材料(liao)的硬度和耐高(gāo)壓性能也應越(yue)高。

為了改善O型(xíng)圈材料的耐壓(ya)性能，增加材料(liào)的彈性(特别是(shi)增加材料在低(dī)溫下的彈性)、降(jiang)低材料的壓縮(suō)永久變形，一般(ban)需要改進材料(liào)的配方，加入增(zēng)塑劑。但是，具有(you)增塑劑的O密封(fēng)形圈，長時間在(zài)工作介質中浸(jìn)泡，增塑劑會逐(zhu)漸被工作介質(zhì)吸收，導緻O型密(mi)封圈體積收縮(suo)，甚至可能使O型(xíng)密封圈産生負(fù)壓✏️縮(即在O型密(mì)封圈和被密封(feng)件🐪的表面之間(jian)出現間💋隙)。因此(cǐ)，在計算O型密封(feng)圈壓縮量和📐進(jìn)行模具設計時(shí)🈚，應充分考慮到(dao)這些收縮量。應(ying)使壓🌍制出的O型(xing)密封圈在工作(zuò)介質中浸泡5~10晝(zhòu)夜👈後仍能保持(chi)必🌈要的尺寸。

O型(xíng)圈材料的壓縮(suō)永久變形率與(yu)溫度有關。當變(biàn)形率在40%或更大(da)時，即會出現洩(xiè)漏，所以幾種膠(jiāo)料的耐熱性界(jie)限為:丁❌腈橡膠(jiāo)70℃，三元乙丙橡膠(jiāo)100℃，氟橡膠140℃。因此各(gè)國對O型圈的永(yǒng)久變形作了規(guī)定。中國标準橡(xiang)膠材料的O型圈(quān)在不同溫度下(xia)的尺寸變化見(jian)表。同一🔞材料的(de)O型圈，在同一溫(wēn)度下，截面直徑(jing)大的O型圈壓🏃‍♀️縮(suo)永久變形率較(jiao)低。

在油中的情(qing)況就不同了。由(yóu)于此時O型圈不(bú)與氧氣接💞觸，所(suǒ)🈲以上述不良反(fǎn)應大為減少。加(jiā)之又通常會引(yin)起膠料有一定(dìng)的膨脹🔞，所以因(yin)溫度引起的壓(yā)縮永久變形率(lü)将🐪被抵消🚩。因此(ci)，在油中的耐熱(re)性大為提高。以(yǐ)丁♈腈橡膠為例(li)，它的工作溫度(dù)可達120℃或更高。

2、間(jiān)隙咬傷

被密封(feng)的零件存在着(zhe)幾何精度(包括(kuo)圓度、橢圓度、圓(yuán)柱度🏃🏻、同軸度等(deng))不良、零件之間(jian)不同心以及高(gao)壓下内徑脹大(dà)等現象，都會引(yin)起密封間隙的(de)擴大和🏒間隙擠(ji)出現象的加劇(jù)。O型圈的硬度對(duì)✌️間隙擠出現象(xiàng)也有明顯的影(ying)響。液體或氣體(tǐ)的壓力越高，O型(xíng)圈材料硬度越(yuè)小，則O型圈的間(jian)隙擠出現象越(yuè)嚴重。

防止間隙(xì)咬傷的措施是(shì)，對O型密封圈的(de)硬度和密封間(jiān)隙🌈加🐪以🚶嚴格的(de)控制。選用硬度(du)合适的密封材(cai)✊料控制間隙。常(cháng)用的O型圈的硬(yìng)度範圍是HS60~90。低硬(ying)度者用于低壓(yā)，高硬度者用✊于(yu)高壓。配用适當(dāng)的密封圈保護(hu)擋圈，是防止O型(xíng)圈被擠入間隙(xi)的有效方法。

3、扭(niu)曲現象

扭曲是(shì)指O型圈沿周向(xiàng)發生扭轉的現(xian)象，扭曲現象一(yi)般發生🌐在動密(mì)封狀态。

O型圈如(rú)果裝配的妥善(shan)，并且使用條件(jiàn)适當，一般不大(da)容易👌在往複在(zài)往複運動狀态(tài)下産生滾動或(huo)扭曲，因為O型圈(quān)與溝槽的接觸(chu)面積大于在滑(huá)動表面上的摩(mo)擦接觸面積，而(er)且O型圈本身的(de)抗拒能力原來(lái)就能阻止扭曲(qu)。摩👈擦力的分♍布(bu)也趨向保持O型(xíng)圈✨在其溝槽中(zhong)靜止不動，因🏃🏻‍♂️為(wéi)靜摩擦大于滑(huá)動摩擦，而且溝(gōu)槽表面的粗糙(cāo)度一般不如滑(hua)動表面的粗糙(cao)度。

引起扭曲損(sǔn)傷的原因很多(duo)，其中最主要的(de)是由于🐉活塞、活(huo)✂️塞❗杆和缸筒的(de)間隙不均勻、偏(pian)心過大、O型圈斷(duan)面直徑不均勻(yún)等👌造成，由于造(zao)成O型圈在一周(zhou)多受的摩擦力(li)不均勻，O型圈的(de)某些部分摩擦(ca)過大，發🌈生扭曲(qǔ)。通常，斷面尺寸(cùn)較小的O型圈，容(róng)易産生摩擦不(bú)均勻造成扭曲(qu)(運動用O型圈比(bǐ)固定用O型圈的(de)斷面直徑大就(jiù)是這個道理)。

另(lìng)外，由于密封溝(gou)槽存在着同軸(zhou)度偏差，密封高(gāo)度🏃‍♀️不相等以及(ji)O型圈截面直徑(jing)不均勻等現象(xiàng)，可能使💜得O型圈(quan)的🐕一部分壓縮(suō)過大，另一部分(fen)過小或不受壓(yā)縮。當溝槽存在(zai)偏心即同軸偏(pian)差大于O型圈的(de)壓縮量時，密封(fēng)會完全失效。密(mi)封💔溝槽同軸度(du)偏差大⭐的另一(yi)個害處是使O型(xíng)密☂️封圈沿圓周(zhōu)壓縮不均。

此外(wài)還有由于O型圈(quān)截面直徑、材質(zhi)硬度、潤滑油膜(mó)厚🆚度等的不均(jun)以及密封軸表(biao)面粗糙度等因(yin)素的影響，導緻(zhì)O型圈的一部分(fen)沿工作表面滑(hua)動，另一部分則(ze)發生滾動，從而(ér)造成O型圈的扭(niǔ)曲😍。運動用O型圈(quān)🐆很容易因扭曲(qu)而損壞，這是密(mì)封裝置發生損(sun)壞和洩漏的重(zhong)要原因✉️。因此提(ti)高密封溝槽的(de)加工精密度以(yǐ)及減小偏心是(shì)🈲保證O型圈具有(yǒu)可靠的密封性(xing)和壽命的重要(yào)因素。

安裝密封(fēng)圈不應是它處(chù)于扭曲狀态。假(jia)如在安裝時就(jiu)被扭❌曲🍉，則扭曲(qu)損傷就會很快(kuài)發生。在工作中(zhong)，扭曲🔴現象會将(jiang)O型圈切斷，産生(shēng)大量漏油，而且(qie)切斷的O型圈🈲會(hui)混到液壓系統(tong)的其他部位，造(zao)成重大事故。

為(wéi)了防止O型圈的(de)扭曲損傷，在設(shè)計時應注意以(yǐ)下幾點：

1).O型圈安(ān)裝溝槽的同心(xin)度大小，應從加(jiā)工方便和不産(chǎn)生扭曲現象兩(liǎng)個方面來考慮(lǜ)。

2).O型圈斷面尺寸(cùn)應均勻，并且在(zài)每次安裝時都(dou)應在密封⭐部位(wèi)充分塗抹潤滑(huá)油或潤滑脂。有(you)時也可以采用(yong)浸透潤滑油的(de)氈圈式加油裝(zhuang)置。

3).加大O型圈的(de)截面直徑，動密(mi)封用O型密封圈(quān)的截面直徑一(yī)般應大于靜密(mì)封用O型圈;此外(wai)，O型圈應避免用(yong)作大直徑活塞(sāi)的密封。

4).在低壓(ya)下也産生扭曲(qǔ)損傷時，可使用(yong)密封圈保護擋(dang)圈。

5).降低缸筒和(hé)活塞杆的表面(miàn)粗糙度。

6).采用低(dī)摩擦系數的材(cai)料制作O型密封(fēng)圈。

7).可用不易産(chan)生扭曲現象的(de)密封圈代替O型(xing)圈。

4、磨粒磨損現(xiàn)象

當密封的間(jiān)隙具有相對運(yun)動時，工作環境(jìng)中的灰塵和沙(shā)粒等被粘附在(zài)活塞杆表面，并(bing)随着活塞杆的(de)往複運動與🈲油(you)膜一起被帶入(ru)缸内，成為侵入(ru)O型密封圈表面(mian)的磨粒，加速O型(xíng)圈的磨損，以緻(zhi)其失去密封性(xing)。為了避免這種(zhong)情況發生，在往(wang)複運動式密封(fēng)裝置的外✌️伸軸(zhóu)端處必須使用(yòng)防塵圈。

5、滑動表(biǎo)面對O型圈的影(ying)響

滑動表面的(de)粗糙度是影響(xiang)O型圈表面摩擦(ca)與磨損的直接(jie)因素。一般地說(shuō)，表面光潔摩擦(ca)與磨損就小，所(suǒ)以滑動⛷️表面的(de)粗糙度數值往(wǎng)往很低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試(shì)驗表明，表面粗(cu)糙過低(Ra低于0.050μm)又(you)會給摩擦🚩與磨(mó)損帶來不利的(de)影響。這是因為(wei)微小的表面凹(āo)凸不平，可以保(bǎo)持必要的潤滑(hua)油膜。因此要選(xuan)擇适當的表面(miàn)要求。

滑動表面(miàn)的材質對O型圈(quan)的壽命也有影(yǐng)響。滑動表面材(cái)質的硬⭕度越大(da)、耐磨性越高、保(bao)持光潔的能力(lì)就越強，O型㊙️圈的(de)壽命📐也就越長(zhǎng)。這也是液壓缸(gāng)活塞杆表面🛀鍍(dù)鉻的重要原🔞因(yin)。同理可以解♈釋(shì)具有同樣🏒粗糙(cao)度的用銅、鋁合(hé)金制成的滑動(dòng)表面比鋼制滑(hua)🌈動表面對密封(feng)圈的摩擦與磨(mo)損更為嚴重，低(dī)硬度、大壓縮量(liàng)的密封圈不如(rú)高硬度、小壓縮(suo)量的密封⭕圈耐(nai)用的情況。

6、摩擦(cā)力與O型圈的應(ying)用

在動密封裝(zhuang)置中，摩擦與磨(mó)損是O型圈損壞(huai)的重要影響因(yin)🌈素。磨損程度主(zhu)要取決于摩擦(ca)力的大小。當液(yè)體壓力微小時(shi)，O型圈摩擦力的(de)大小取決于它(ta)的預壓縮量。當(dang)工作液體承受(shou)壓🐅力時，摩擦力(li)随之工🥰作壓力(lì)的增加而增🈲大(da)。在工作🛀壓力小(xiao)于20MPa的情況下☔，近(jin)似地呈線形關(guan)系。壓力💜大于20MPa時(shi)，随着壓力的增(zēng)加，O型圈與金屬(shǔ)表面接觸面積(ji)的增加也逐漸(jian)緩慢，摩擦力的(de)增加也相應緩(huan)慢。在正常情況(kuàng)下，O型圈的使用(yòng)壽命随着液體(ti)壓🏃🏻‍♂️力的升高将(jiāng)會近似的呈平(ping)方🏃關系而減小(xiao)。

摩擦力的增加(jia)，使得旋轉或往(wang)複運動的軸與(yu)O型密🔱封圈之間(jian)産生大量的摩(mó)擦熱。由于多數(shu)O型圈都是📐用橡(xiàng)膠制成的✔️，導熱(re)性極差。因此，摩(mo)擦熱就會引起(qǐ)橡膠的老化，導(dao)緻O型圈實效，破(pò)壞其密🔞封性能(neng)。摩擦還會引起(qi)O型圈表面損傷(shāng)，使壓縮量減小(xiao)。嚴重的摩擦✉️會(huì)很🔴快引起O型圈(quan)的表面損壞，失(shi)去🌏密封性。作氣(qi)動往複運動用(yòng)密封時，摩擦熱(re)還會引⭐起粘着(zhe)，造成摩擦力🍓進(jìn)一步增加。

運動(dòng)用密封在低速(su)運動時，摩擦阻(zǔ)力還是引起爬(pá)行的一個因素(sù)，影響元件和系(xi)統的工作性能(neng)。所以對運🚶動密(mì)封來說，摩擦性(xing)是重要性能之(zhi)一。摩擦系數是(shì)摩擦特性的一(yi)個評價指标，合(hé)成橡膠摩擦系(xi)數較大，由于密(mì)封在運動狀态(tài)🔴時，通常處于工(gōng)作油🏃🏻液或潤滑(hua)劑🧡參與的混合(he)潤滑狀态，摩擦(ca)系數一般在0.1以(yi)下。摩擦力的大(da)小在很大程度(du)上取決于被密(mi)封件的表面硬(yìng)度與表面粗糙(cao)度。

7、焦耳熱效應(yīng)

橡膠材料的焦(jiāo)耳熱效應，是指(zhi)處于拉伸狀态(tai)的橡膠🈲遇熱産(chan)♊生收縮的現象(xiang)。在安裝O型圈時(shi)，為了使它在密(mi)♌封溝槽内不産(chǎn)😍生竄動，在用作(zuò)往複運動密封(feng)時，不産生扭曲(qǔ)現象，一♌般使它(ta)🔆處于某種程度(dù)的拉伸狀态。但(dan)如果将這種安(an)裝方法用于旋(xuán)🏃‍♂️轉運動，就會産(chan)生不良的結果(guǒ)。本來已經緊箍(gu)在旋轉軸上的(de)O形密封圈，因旋(xuán)轉運動産生的(de)摩擦熱而收縮(suō)，進而使這種緊(jǐn)箍力增大，這樣(yàng)，産生摩擦熱→收(shōu)縮→緊箍力增大(dà)→産生摩擦熱→……，如(ru)🈲此反複循環，就(jiu)大大地促進了(le)橡膠的老化和(he)磨損。