O型圈設計、使(shi)用不當會加速(sù)它的損壞，喪失(shi)密封性🛀🏻能❗。實驗(yàn)⚽表🏃‍♂️明，如密封裝(zhuāng)置各部分設計(jì)合理，單純地🐇提(ti)高壓力，并不會(huì)造成O型圈的破(pò)壞。在高壓、高溫(wen)的工作條件下(xià)，O型圈破壞的主(zhǔ)要原因是O型圈(quān)材料的永久變(biàn)形📧和O型圈被擠(jǐ)入密封間隙而(ér)引起的間隙咬(yǎo)傷一級O型圈在(zài)運動時出現扭(niǔ)曲現象。

1、永久變(biàn)形

由于O型圈密(mi)封圈用的合成(cheng)橡膠材料是屬(shu)于粘彈性♋材料(liao)，所以初期設定(dìng)的壓緊量和回(hui)彈堵塞能力經(jīng)長時間的使用(yòng)，會産生永久變(bian)形而逐漸喪失(shī)，最終發生洩漏(lou)。永久變形和彈(dan)力消失是O型圈(quān)失去密封性能(néng)的主要原因，以(yi)下是造成永久(jiǔ)變形的主要原(yuán)因。

1).壓縮率和拉(la)伸量與永久變(biàn)形的關系

制作(zuò)O型圈所用的各(ge)種配方的橡膠(jiāo)，在壓縮狀态下(xià)都會産生🛀🏻壓縮(suō)應力松弛現象(xiang)，此時，壓縮應力(lì)随着時間🙇🏻的增(zēng)長而減小。使用(yòng)♍時間越長、壓縮(suō)率和拉伸量越(yuè)大，則由橡膠應(yīng)力🈲松弛而産生(shēng)的應力下降就(jiu)越大，以緻O型圈(quan)彈性🌍不足，失去(qù)密封能力。因此(ci)，在允許的使用(yòng)條🚶件下，設法降(jiang)✉️低壓縮率是可(kě)取的。增加O型圈(quan)的截面尺寸是(shi)降低壓縮率最(zui)簡單的方法，不(bu)過這會帶來結(jie)構尺寸的增加(jiā)。

應該注意，人們(men)在計算壓縮率(lü)時，往往忽略了(le)O型圈在裝⭐配👄時(shí)受拉伸而引起(qi)的截面高度的(de)減小。O型圈截面(mian)面積的變🏃‍♂️化是(shi)與其周長的變(bian)化成反比的。同(tong)時，由于拉力的(de)作用，O型圈的截(jié)👌面形狀也會發(fā)生變化，就表現(xiàn)為其高度的減(jiǎn)小。此外，在表面(miàn)張力作用下，O型(xing)圈的外表面變(biàn)得更✏️平了，即截(jie)面高度略有減(jiǎn)🥵小。這也是O型密(mi)封圈壓縮應力(lì)松弛的一種表(biǎo)現。

O型圈截面變(biàn)形的程度，還取(qǔ)決于O型圈材質(zhì)的硬度🌈。在📱拉伸(shen)量相同的情況(kuàng)下，硬度大的O型(xing)圈，其截面高度(dù)也減小較多，從(cóng)這一點🧑🏾‍🤝‍🧑🏼看，應該(gāi)按照使用條件(jiàn)盡量選用低硬(yìng)度的材質。在液(yè)體壓力和張力(li)的作用🔴下，橡膠(jiāo)材料的O型密封(fēng)圈也會🔅逐漸發(fā)生塑性變形，其(qi)截面高度會相(xiang)應減小，以緻最(zuì)後失去密封能(néng)力。

2).溫度與O型圈(quan)馳張過程的關(guan)系

使用溫度是(shì)影響O型圈永久(jiu)變形的另一個(gè)重要因素。高🏃‍♂️溫(wēn)會🏃加速橡膠材(cai)料的老化。工作(zuo)溫度越高，O型圈(quan)的壓縮永久🌐變(bian)形就越大。當永(yong)久變形大于40%時(shi)，O型圈就失去了(le)密封能力🐕而發(fa)生洩漏。因☀️壓縮(suō)變形而在O型圈(quan)的橡膠材料中(zhōng)形成的初始應(yīng)力🈲值，将随着👄O型(xing)圈的馳張🔞過程(chéng)和溫度下降的(de)作用而逐漸降(jiàng)低以緻消失。

溫(wen)度在零下工作(zuò)的O型圈，其初始(shi)壓縮可能由于(yú)溫💔度的急劇降(jiang)低而減小或完(wan)全消失。在-50~-60℃情況(kuàng)下，不耐低溫🎯的(de)橡膠材料會完(wán)全喪失初始應(yīng)力;即使耐低🐅溫(wen)的橡膠材料，此(ci)時的初始應力(li)也不會大于20℃時(shí)初♍始應力的25%。這(zhè)是因為👌O型圈的(de)初始壓縮量取(qu)決于線脹系數(shù)。所以，選取初始(shi)壓㊙️縮量時，就必(bi)須保證在由于(yu)馳張過程和溫(wēn)度下降而造👅成(chéng)應力下降後仍(réng)有足夠的密封(fēng)能力。溫度在零(líng)下工作的O型圈(quan),應特别注意橡(xiàng)膠材料的恢複(fu)指數和變形指(zhi)數。

綜上所述，在(zai)設計上應盡量(liàng)保證O型圈具有(you)适宜的工作溫(wen)度，或選用耐高(gāo)、低溫的O型圈材(cai)料，以延長使🏃‍♀️用(yòng)壽命。

3).介質工作(zuo)壓力與永久變(biàn)形

工作介質的(de)壓力是引起O型(xíng)圈永久變形的(de)主要因素。現代(dai)液壓設備的工(gong)作壓力正日益(yi)提高。長時間的(de)高壓作用會使(shǐ)O型圈發生永久(jiǔ)變形。因此，設計(ji)時應根據工作(zuo)壓力選用🙇🏻适當(dang)的耐壓橡膠材(cái)料。工作壓力越(yue)高，所用材料的(de)硬度和耐高壓(yā)性能也應越🔴高(gāo)。

為了改善O型圈(quan)材料的耐壓性(xing)能，增加材料的(de)彈性(特别是增(zēng)💞加材料在低溫(wen)下的彈性)、降低(dī)材料的壓🏃‍♂️縮永(yǒng)🈲久變🏒形，一般需(xū)要改🔴進材料的(de)配方，加入增塑(su)劑。但是，具有增(zeng)塑劑的O密封形(xing)圈，長時間在工(gōng)作介🈲質中浸泡(pao)🥰，增塑劑會逐漸(jian)被工作介質吸(xi)💘收，導緻O型密封(fēng)圈體積♌收縮，甚(shen)至可能使O型密(mì)封☂️圈産生負壓(ya)縮(即在O型密封(feng)圈和被密封件(jiàn)✊的表面之間出(chu)現間隙)。因此，在(zai)計算O型密封圈(quān)壓縮量和🏃🏻‍♂️進行(háng)模具設計時👄，應(ying)充分考慮到這(zhè)些收縮量。應使(shi)壓制出的O型密(mì)封圈在工❗作介(jie)質中浸泡5~10晝夜(yè)後仍能保持必(bì)要的🔅尺寸。

O型圈(quan)材料的壓縮永(yong)久變形率與溫(wēn)度有關。當變形(xing)率在40%或更大時(shí)，即會出現洩漏(lou)，所以幾種膠料(liao)的耐熱性界限(xiàn)為:丁腈橡膠70℃，三(sān)元乙丙橡膠100℃，氟(fu)橡膠140℃。因此各國(guo)對📞O型圈的永久(jiu)變形作了規定(dìng)。中國标準橡膠(jiāo)材料的O型圈在(zai)不同溫度下的(de)尺寸變化見表(biao)。同一材料的O型(xing)圈，在同一溫度(du)🏒下，截面直徑🈲大(da)的O型圈壓縮永(yong)久變形率較低(di)。

在油中的情況(kuàng)就不同了。由于(yú)此時O型圈不與(yǔ)氧氣接觸，所以(yi)上述不良反應(yīng)大為減少。加之(zhi)又通常會引起(qǐ)膠料有一定的(de)🚩膨脹，所以因溫(wēn)度引起的壓縮(suō)永久變形率将(jiang)被抵消👄。因此，在(zai)油中的耐熱性(xìng)大為㊙️提高。以丁(ding)腈橡膠為例，它(tā)的工作溫度可(ke)達120℃或更高。

2、間隙(xì)咬傷

被密封的(de)零件存在着幾(jǐ)何精度(包括圓(yuan)度、橢圓度、圓柱(zhù)度💞、同軸📧度等)不(bu)良、零件之間不(bú)同心以及高壓(ya)下内徑脹大等(deng)現象，都會引起(qǐ)密封間隙的擴(kuò)大和間隙擠出(chu)現象的加劇🌂。O型(xing)圈的硬度對間(jiān)隙擠出現象也(yě)有明顯的影響(xiǎng)。液體或氣體的(de)壓力越高，O型圈(quan)材料硬度越😍小(xiǎo)，則O型圈的間隙(xi)擠出現象越嚴(yán)重。

防止間隙咬(yao)傷的措施是，對(duì)O型密封圈的硬(ying)度和密🔆封間隙(xi)🐅加以嚴格的控(kòng)制。選用硬度合(he)适的密封材料(liào)控制間🐅隙。常用(yong)的O型圈的硬度(dù)範圍是HS60~90。低硬度(du)者🌈用于低壓，高(gao)硬度者用于高(gāo)壓。配用适當的(de)密封圈保護擋(dǎng)圈，是防止O型圈(quan)被擠入間隙的(de)有效方法。

3、扭曲(qu)現象

扭曲是指(zhi)O型圈沿周向發(fā)生扭轉的現象(xiang)，扭曲現象一🐪般(ban)發生👣在動密封(fēng)狀态。

O型圈如果(guǒ)裝配的妥善，并(bìng)且使用條件适(shì)當，一般不大容(rong)易在往複在往(wang)複運動狀态下(xià)産生滾動或扭(niǔ)曲，因為O型圈與(yu)🔅溝槽的接觸面(mian)積大于在滑動(dong)表面上的摩擦(ca)接觸面積，而🌈且(qiě)O型圈本身的抗(kang)拒能力原來就(jiu)能阻止扭曲。摩(mo)擦力的分⁉️布也(ye)趨向保持O型圈(quan)在其溝槽中靜(jìng)止不動，因為靜(jing)摩擦大于滑動(dòng)摩擦🍓，而且溝槽(cao)表面的粗糙度(dù)一般不如滑動(dòng)表面的粗糙度(dù)。

引起扭曲損傷(shang)的原因很多，其(qi)中最主要的是(shi)由于活塞、活塞(sai)杆和缸筒的間(jiān)隙不均勻、偏心(xīn)過大、O型圈斷面(miàn)直徑🐪不均勻等(deng)造成，由于造成(cheng)O型圈在一周多(duō)🚩受的摩🐅擦力不(bú)均勻，O型圈的某(mǒu)些部分♍摩擦過(guò)大，發生扭曲。通(tong)常，斷面尺寸較(jiao)小的O型圈，容易(yì)産生摩擦😘不均(jun)勻造成扭曲(運(yùn)動用O型圈比固(gu)定🔅用O型圈的斷(duan)面直徑大就是(shì)這個道理)。

另外(wai)，由于密封溝槽(cáo)存在着同軸度(du)偏差，密封高度(dù)不♉相等🈲以💃及O型(xíng)圈截面直徑不(bu)均勻等現象，可(ke)能使得O型☁️圈的(de)一部分壓縮過(guò)大，另一部分過(guò)小或不受🌈壓縮(suo)。當🛀🏻溝槽存在偏(piān)心即同軸偏差(chà)大于O型圈的壓(ya)♈縮量時，密封會(hui)完全失效。密封(fēng)溝槽同軸🧡度偏(piān)差大的另一個(gè)害處是使O型密(mi)封圈沿圓周壓(ya)縮不均。

此外還(hái)有由于O型圈截(jié)面直徑、材質硬(yìng)度、潤滑油膜厚(hòu)度等的不均以(yǐ)及密封軸表面(miàn)粗糙度等因素(su)的影響，導緻O型(xíng)圈的一部分沿(yán)工作表面滑動(dòng)，另一部分則發(fa)生滾動，從而造(zao)成O型圈🔞的扭曲(qǔ)。運動用O型圈很(hěn)容易因扭曲而(er)損壞，這是密封(feng)裝置發生損壞(huài)和洩漏的重要(yào)原因。因此提高(gāo)密封溝槽的加(jia)工精密度以及(jí)減小偏心是保(bao)證O型圈具有可(kě)靠的密封性和(hé)壽⭐命的重要因(yin)素。

安裝密封圈(quan)不應是它處于(yú)扭曲狀态。假如(ru)在安裝時❤️就被(bèi)扭曲，則扭曲損(sǔn)傷就會很快發(fā)生。在工作中，扭(niǔ)曲現象會将✔️O型(xing)圈切斷，産生大(da)量漏油，而且切(qiē)斷的O型圈會混(hùn)到液壓系統的(de)其他部位，造成(chéng)重大事👣故。

為了(le)防止O型圈的扭(niǔ)曲損傷，在設計(jì)時應注意以下(xia)幾點：

1).O型圈安裝(zhuāng)溝槽的同心度(du)大小，應從加工(gōng)方便和不産生(sheng)扭曲🔴現象兩個(ge)方面來考慮。

2).O型(xíng)圈斷面尺寸應(ying)均勻，并且在每(mei)次安裝時都應(ying)在密🔴封部位🈲充(chōng)分塗抹潤滑油(yóu)或潤滑脂。有時(shí)也可以采用浸(jìn)透潤滑油的氈(zhān)圈式加油裝置(zhì)。

3).加大O型圈的截(jié)面直徑，動密封(feng)用O型密封圈的(de)截面直徑一⛷️般(bān)應大于靜密封(feng)用O型圈;此外，O型(xíng)圈應避免用作(zuo)♍大直💁徑活塞的(de)密封。

4).在低壓下(xià)也産生扭曲損(sun)傷時，可使用密(mi)封圈保護擋圈(quan)。

5).降低缸筒和活(huo)塞杆的表面粗(cu)糙度。

6).采用低摩(mo)擦系數的材料(liao)制作O型密封圈(quan)。

7).可用不易産生(sheng)扭曲現象的密(mi)封圈代替O型圈(quān)。

4、磨粒磨損現象(xiàng)

當密封的間隙(xì)具有相對運動(dong)時，工作環境中(zhong)的灰塵和沙粒(li)等被粘附在活(huó)塞杆表面，并随(suí)着活塞杆的往(wang)複運動與油膜(mo)一起被帶入缸(gāng)内，成為侵入O型(xíng)密封圈表面的(de)🐇磨粒，加速O型圈(quān)的磨損，以緻其(qí)失去密封性。為(wei)了避免這種情(qing)況發生，在往複(fu)運動式密🔞封裝(zhuāng)置的外伸軸端(duan)處必須使用防(fáng)塵圈。

5、滑動表面(miàn)對O型圈的影響(xiǎng)

滑動表面的粗(cu)糙度是影響O型(xíng)圈表面摩擦與(yǔ)磨損的直接因(yin)☀️素。一般地說，表(biao)面光潔摩擦與(yu)磨損就小🌈，所以(yi)滑動表面🚩的粗(cū)糙度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻數值往往(wang)很低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗(yan)表明，表面粗糙(cāo)過低(Ra低于0.050μm)又會(hui)給摩擦與磨損(sun)帶來不利的影(ying)響。這是因為微(wēi)小的♈表面凹凸(tū)不平，可以保持(chi)必要的潤滑油(you)膜。因👅此要選擇(ze)适當的表面要(yao)求。

滑動表面的(de)材質對O型圈的(de)壽命也有影響(xiǎng)。滑動表面材質(zhi)的硬度越大、耐(nài)磨性越高、保持(chí)光潔的能力就(jiù)越強，O型圈的壽(shòu)命也就越長。這(zhè)也是液壓缸活(huo)塞杆表面💔鍍鉻(gè)的重要原因。同(tong)理可以解釋具(ju)有同樣粗糙度(dù)的用銅、鋁合金(jin)制成的滑動表(biao)面比鋼制滑🈲動(dòng)表面對密封圈(quān)的摩擦與磨損(sun)更為嚴重，低硬(ying)度、大壓縮量的(de)密封圈不如高(gāo)硬度、小壓縮量(liang)的密封圈耐用(yong)的情況。

6、摩擦力(lì)與O型圈的應用(yòng)

在動密封裝置(zhì)中，摩擦與磨損(sǔn)是O型圈損壞的(de)重要影響💔因素(su)。磨損程度主要(yào)取決于摩擦力(lì)的大小。當💚液體(tǐ)🔅壓力♍微小時，O型(xing)圈摩擦力的大(da)小取決于它的(de)預壓縮量。當工(gōng)作液體🌍承受壓(yā)力時，摩擦力随(sui)之工㊙️作壓力的(de)🔴增加而增🏒大。在(zài)工作壓力小于(yú)20MPa的情況下，近似(sì)地呈線形關系(xì)。壓力大于20MPa時，随(sui)着壓力的增加(jiā)🙇🏻，O型圈與金屬表(biao)面接觸面積的(de)增加也逐漸緩(huǎn)慢，摩擦力的增(zeng)👨‍❤️‍👨加也相應緩慢(màn)。在正常情✔️況下(xia)，O型圈的使用壽(shòu)命随着液體壓(yā)力的升高将會(hui)近似的呈平方(fang)關系而減小。

摩(mó)擦力的增加，使(shǐ)得旋轉或往複(fu)運動的軸與O型(xing)密封圈之間産(chan)生大量的摩擦(ca)熱。由于多數O型(xing)圈都是用橡膠(jiāo)制㊙️成的，導熱性(xìng)極差。因此，摩擦(ca)熱就會引起橡(xiang)膠的老化，導緻(zhi)O型圈實效，破壞(huài)其密封性能🔞。摩(mo)擦還會引起O型(xing)圈表面損傷，使(shǐ)壓縮量減小。嚴(yan)重的摩擦🛀🏻會很(hěn)✊快引🌈起O型圈的(de)表面損壞，失去(qù)密封性⛹🏻‍♀️。作氣動(dòng)往複運動用密(mi)封時，摩擦熱還(hái)會引🔱起粘着，造(zao)㊙️成摩擦力進一(yi)步增加。

運動用(yong)密封在低速運(yun)動時，摩擦阻力(li)還是引起爬行(háng)的一🏃‍♀️個⛷️因素，影(yǐng)響元件和系統(tong)的工作性能。所(suo)以對運動密封(feng)來說，摩💋擦性是(shi)重要性能之一(yī)。摩擦系數是摩(mó)擦特性的一個(ge)評價指📐标，合成(chéng)橡膠摩擦系數(shù)較大，由🈲于密封(fēng)在💔運動狀态時(shi)，通常處于工作(zuo)油液或潤滑劑(jì)參與的混合潤(rùn)滑狀态，摩擦系(xì)數一般在0.1以下(xia)。摩擦力的大小(xiǎo)在很大程度上(shàng)取決于被密封(feng)件的表面🔞硬度(dù)與表面粗糙度(dù)。

7、焦耳熱效應

橡(xiàng)膠材料的焦耳(ěr)熱效應，是指處(chù)于拉伸狀态的(de)橡膠㊙️遇熱産生(shēng)收縮的現象。在(zai)安裝O型圈時，為(wéi)了使它在密封(feng)溝✏️槽内不産生(sheng)竄動，在用作往(wǎng)複運動密封時(shi)，不産生扭曲現(xian)象，一般使它處(chu)于某種程度的(de)拉伸狀态。但如(rú)果将這種安裝(zhuang)方法用于旋轉(zhuan)運動，就會産生(shēng)不良的結果。本(běn)來已經緊箍在(zài)旋轉軸上的O形(xíng)密封圈，因旋🔞轉(zhuǎn)運動産生的摩(mó)擦熱而收縮🥵，進(jin)而使這種緊🔴箍(gū)力增📐大，這樣，産(chan)生摩擦😄熱→收縮(suo)→緊箍力🈚增大→産(chǎn)生摩擦熱→……，如此(ci)反複循環，就大(dà)大地促進了橡(xiang)膠的老化和磨(mó)損。