O型圈設(shè)計、使用不當(dang)會加速它的(de)損壞，喪失密(mì)封性能。實驗(yàn)表明，如密封(fēng)裝置各部分(fen)設計合理，單(dān)純地提高壓(ya)力，并不㊙️會造(zào)成O型📞圈的破(pò)壞。在高壓、高(gāo)溫的工作條(tiáo)件下，O型💃🏻圈破(pò)壞的主要原(yuan)因是O型圈材(cái)料的🌏永久變(biàn)形和O型圈被(bèi)擠入密封間(jiān)隙而引起的(de)間隙咬傷一(yī)級O型圈在運(yùn)動時出現扭(niu)曲現象。

1、永久(jiu)變形

由于O型(xing)圈密封圈用(yong)的合成橡膠(jiao)材料是屬于(yú)粘彈性材料(liao)，所以😘初期設(shè)定的壓緊量(liang)和回彈堵塞(sāi)能力經長時(shi)間的使用，會(huì)産生永久變(biàn)形而逐漸喪(sàng)失，最終發生(shēng)洩漏。永久變(bian)形和彈力消(xiāo)失是O型圈失(shi)去密封性能(neng)的主要原因(yin)，以下是造成(chéng)永久變形的(de)主要原因。

1).壓(ya)縮率和拉伸(shen)量與永久變(bian)形的關系

制(zhi)作O型圈所用(yòng)的各種配方(fāng)的橡膠，在壓(yā)縮狀态下都(dou)會🈚産生壓縮(suō)應力松弛現(xiàn)象，此時，壓縮(suō)應力随着🈲時(shi)間的增長而(ér)減小。使用時(shí)間越長、壓縮(suō)率和拉伸📧量(liàng)越大😍，則由橡(xiàng)膠應力松弛(chi)而👨‍❤️‍👨産生的應(yīng)力下降就越(yuè)大，以緻💃🏻O型圈(quān)彈性不足，失(shī)去密封能力(li)。因此，在允📧許(xǔ)的使用條㊙️件(jiàn)下，設法降低(dī)壓縮率是可(kě)取的。增加O型(xíng)圈的截面尺(chi)寸是降低壓(ya)縮率最簡單(dan)的方法，不🥵過(guo)這會帶來結(jié)構尺寸的增(zēng)加。

應該注意(yi)，人們在計算(suan)壓縮率時，往(wǎng)往忽略了O型(xing)圈在裝配時(shi)受拉伸而引(yǐn)起的截面高(gao)度的減小。O型(xing)圈截面面積(ji)的變化是🔱與(yǔ)其周長的變(biàn)化成反比的(de)。同時，由于拉(lā)力的作用，O型(xing)圈的截面形(xíng)狀⭐也會發生(sheng)變化，就表現(xiàn)為其高度的(de)減小。此外，在(zai)表面張力作(zuò)用🏃下，O型圈的(de)外表面變得(dé)更👌平了，即截(jie)面高度略有(you)減🐪小。這也是(shì)O型密封圈壓(yā)縮應力松弛(chi)的一種表現(xiàn)。

O型圈截面變(biàn)形的程度，還(hai)取決于O型圈(quān)材質的硬度(du)。在拉伸量相(xiang)同的情況下(xià)，硬度大的O型(xíng)圈，其截面高(gao)度也減小🔴較(jiào)多，從這一點(dian)看，應該按照(zhao)使用條件盡(jìn)量選用🐆低硬(yìng)度的材質👈。在(zai)液體壓力和(hé)張力的作用(yong)下，橡膠材♈料(liao)的O型密🆚封圈(quan)也會逐漸發(fa)生塑性變形(xing)，其截面高度(du)會相應減小(xiao)，以緻最後失(shī)💜去密封能力(lì)。

2).溫度與O型圈(quān)馳張過程的(de)關系

使用溫(wen)度是影響O型(xíng)圈永久變形(xíng)的另一個重(zhòng)要因素。高溫(wen)會加速橡膠(jiao)材料的老化(hua)。工作溫度越(yuè)高，O型圈的壓(yā)縮🍓永久變形(xing)🐆就越💯大。當永(yǒng)久變形大于(yu)40%時，O型圈就失(shī)去了密封能(neng)力而發生洩(xiè)漏。因壓縮變(biàn)形而在O型圈(quan)的橡膠材料(liao)中形成的初(chu)始應力值，将(jiāng)随着👈O型圈的(de)馳張過程和(hé)溫度下降的(de)作用而逐漸(jiàn)降低以緻消(xiāo)失。

溫度在零(ling)下工作的O型(xing)圈，其初始壓(yā)縮可能由于(yu)溫度的急劇(jù)降低而減小(xiao)或完全消失(shī)。在-50~-60℃情況下，不(bu)耐低溫的橡(xiang)膠材料會🍉完(wan)全喪失初始(shǐ)應力;即使耐(nài)低溫的橡膠(jiao)材料，此時的(de)初始應力也(yě)不會大于20℃時(shí)初始應力的(de)25%。這是因為O型(xing)圈的初💚始壓(yā)縮量取決于(yu)線🚶脹系數。所(suo)以，選取初始(shi)壓縮量時，就(jiù)必須保證在(zai)由于馳張過(guo)程和溫度下(xià)降而造成應(ying)力下降後仍(reng)有❤️足夠的密(mì)封能力。溫度(du)在零下工作(zuò)的O型圈,應特(tè)别注意橡膠(jiāo)材料的💰恢複(fu)指數和💯變形(xing)指數。

綜上所(suǒ)述，在設計上(shang)應盡量保證(zheng)O型圈具有适(shi)宜的😄工作溫(wēn)度，或選用耐(nai)高、低溫的O型(xíng)圈材料，以延(yan)長使用壽命(ming)。

3).介質工作壓(yā)力與永久變(biàn)形

工作介質(zhi)的壓力是引(yin)起O型圈永久(jiǔ)變形的主要(yao)因素。現代液(ye)壓設備的工(gong)作壓力正日(rì)益提高。長時(shí)間的高壓作(zuò)用會使O型圈(quān)發生永久變(bian)形。因此，設計(jì)時應根據工(gōng)作壓力選用(yong)适當的耐壓(yā)橡膠材料。工(gōng)作壓力越高(gāo)，所用材料的(de)硬度和耐高(gao)壓性能也應(ying)越♉高。

為了改(gǎi)善O型圈材料(liao)的耐壓性能(neng)，增加材料的(de)彈性(特别㊙️是(shi)⛷️增加材料在(zai)低溫下的彈(dàn)性)、降低材料(liao)的壓🌈縮永🌏久(jiǔ)變形，一般需(xū)要改進材料(liao)的配方，加入(rù)增塑劑。但是(shi)，具有增🙇‍♀️塑劑(ji)的O密封形圈(quān)，長時間在工(gong)作介質中浸(jin)泡，增塑劑會(hui)逐漸被工作(zuò)介質吸收，導(dao)緻O型㊙️密封圈(quan)體積🧑🏽‍🤝‍🧑🏻收縮，甚(shèn)至可能使O型(xing)密封圈産生(sheng)負壓⛱️縮(即在(zài)O型密🈲封圈和(he)被密封件的(de)表面之間出(chū)💋現間隙)。因此(cǐ)，在計算O型📧密(mì)封圈壓縮量(liang)和🌈進行模具(ju)設計時，應充(chōng)分考慮到這(zhè)些收縮量。應(yīng)使壓制出的(de)O型密封圈在(zài)工作介質中(zhong)浸泡5~10晝夜🌐後(hou)仍能保持必(bì)要的🈲尺寸。

O型(xíng)圈材料的壓(yā)縮永久變形(xíng)率與溫度有(you)關。當變形率(lǜ)在☂️40%或更大時(shí)，即會出現洩(xiè)漏，所以幾種(zhǒng)膠料的耐熱(re)性🔴界限為:丁(dīng)🍓腈橡膠70℃，三元(yuan)乙丙橡膠100℃，氟(fú)橡膠140℃。因此各(gè)國對O型圈的(de)永久變🏃形作(zuò)了🔅規定。中國(guo)标準橡膠材(cai)料的O型圈在(zài)不同溫度下(xià)的尺寸變化(hua)見表。同一材(cai)料的O型圈，在(zài)同一溫度下(xia)，截面直徑大(da)的O型圈壓🔴縮(suō)永久變形率(lü)較低。

在油中(zhōng)的情況就不(bu)同了。由于此(ci)時O型圈不與(yu)氧氣接觸，所(suǒ)以上述不良(liang)反應大為減(jiǎn)少。加之又通(tong)常會💋引起🤞膠(jiāo)料有一定的(de)膨脹，所以因(yin)溫度引起的(de)壓縮永久變(biàn)形率将被抵(dǐ)消。因此，在🈲油(yóu)中的耐熱性(xìng)大為提高。以(yǐ)丁腈橡膠為(wei)例，它的工☀️作(zuò)溫度可🌈達120℃或(huò)更高。

2、間隙咬(yao)傷

被密封的(de)零件存在着(zhe)幾何精度(包(bāo)括圓度、橢圓(yuán)度、圓柱度、同(tong)軸度等)不良(liáng)、零件之間不(bú)同心以及高(gao)壓下内徑脹(zhang)大等👉現象，都(dōu)會引起密封(fēng)間隙的擴大(dà)和間隙擠出(chu)現象的加劇(jù)。O型圈的‼️硬度(du)對間隙擠出(chu)現象也有明(míng)✉️顯的影響。液(ye)體或氣體的(de)壓力越高，O型(xíng)圈🥰材料硬度(du)越小，則O型圈(quān)的間隙擠出(chū)現象越嚴重(zhòng)。

防止間隙咬(yao)傷的措施是(shi)，對O型密封圈(quan)的硬度和密(mì)封間㊙️隙加以(yǐ)嚴格的控制(zhì)。選用硬度合(hé)适的密封材(cái)料控制間隙(xi)。常用的O型圈(quan)的硬度範圍(wéi)是HS60~90。低硬度者(zhě)用于低壓，高(gao)硬度者用❗于(yú)高壓。配用适(shì)當的密封圈(quān)⭕保護擋圈💞，是(shi)防止O型圈被(bei)擠入間隙的(de)有效方法。

3、扭(niu)曲現象

扭曲(qu)是指O型圈沿(yan)周向發生扭(niu)轉的現象，扭(niu)曲現象一般(ban)發☁️生🌈在動密(mi)封狀态。

O型圈(quan)如果裝配的(de)妥善，并且使(shǐ)用條件适當(dang)，一般不大🈲容(rong)易在往☔複在(zai)往複運動狀(zhuàng)态下産生滾(gǔn)動或扭曲，因(yīn)為O型圈與溝(gou)槽的接❤️觸面(miàn)積大于在滑(huá)動表面♉上的(de)摩擦接觸💯面(mian)積，而且O型圈(quan)本身的抗拒(ju)能力原來就(jiù)能阻止扭曲(qǔ)。摩🏃🏻‍♂️擦力的分(fen)布也趨向保(bǎo)持O型圈在其(qí)溝槽中靜止(zhǐ)不動，因為靜(jing)摩擦大于滑(hua)動摩擦🤟，而且(qie)溝槽表面的(de)粗糙度一般(bān)不如滑動表(biǎo)面🔅的粗糙度(du)。

引起扭曲損(sun)傷的原因很(hěn)多，其中最主(zhu)要的是由于(yú)活❤️塞、活塞杆(gan)和缸筒的間(jian)隙不均勻、偏(pian)心過大、O型圈(quan)斷面直徑不(bu)均勻等👄造成(chéng)，由于造成O型(xing)圈在一周多(duo)受的摩擦力(lì)不📧均勻，O型圈(quān)的某些部分(fen)摩擦過大，發(fā)🧡生扭曲。通常(chang)，斷面尺寸較(jiào)小的O型圈，容(rong)易産生摩擦(ca)不均勻造成(chéng)扭曲(運動用(yòng)O型圈比固定(ding)用O型圈的斷(duàn)面直徑大就(jiu)是這個道理(li))。

另外，由于密(mi)封溝槽存在(zai)着同軸度偏(pian)差，密封高度(dù)🏃‍♀️不💋相等以及(jí)O型圈截面直(zhí)徑不均勻等(děng)現象，可能使(shǐ)得O型圈的一(yi)部分壓縮過(guò)大，另一部分(fèn)過小或不受(shòu)📧壓縮。當🔴溝槽(cao)存在偏心即(jí)同軸偏差大(da)于O型圈的壓(yā)縮量時，密封(fēng)會完全😄失效(xiao)。密封溝槽同(tóng)軸度偏差大(dà)的另一個害(hai)處是使O型密(mi)封圈沿圓周(zhōu)壓縮不均。

此(cǐ)外還有由于(yú)O型圈截面直(zhi)徑、材質硬度(du)、潤滑油膜厚(hou)度等的不均(jun1)以及密封軸(zhou)表面粗糙度(dù)等因素的影(ying)響，導緻👉O型圈(quan)的一部分沿(yán)工作表面滑(huá)動，另一部分(fèn)則發生滾動(dong)🔞，從而造成O型(xing)圈的扭曲。運(yun)動用O型圈很(hěn)容易因扭曲(qǔ)而損壞，這是(shì)密封裝置發(fa)生損壞和洩(xiè)漏的♍重要原(yuán)因。因此提高(gao)密封溝槽的(de)加工精密度(dù)以及減小偏(piān)心是保證🧑🏽‍🤝‍🧑🏻O型(xing)圈具有可靠(kào)的密封性和(he)壽命的重要(yao)因素。

安裝密(mì)封圈不應是(shi)它處于扭曲(qǔ)狀态。假如在(zai)安裝時就被(bei)扭曲🌐，則扭曲(qu)損傷就會很(hěn)快發生。在工(gōng)作中，扭曲💚現(xian)象會将O型圈(quan)🏃‍♂️切斷，産生大(da)量漏油，而且(qiě)切斷的O型圈(quān)會混到液壓(yā)系統的其他(ta)部位，造成重(zhong)大事故。

為了(le)防止O型圈的(de)扭曲損傷，在(zài)設計時應注(zhù)意以下幾點(dian)：

1).O型圈安裝溝(gou)槽的同心度(dù)大小，應從加(jiā)工方便和不(bú)産生🤩扭曲🌍現(xiàn)象兩個方面(mian)來考慮。

2).O型圈(quan)斷面尺寸應(ying)均勻，并且在(zài)每次安裝時(shí)都應在密封(feng)部位充分塗(tu)抹潤滑油或(huo)潤滑脂。有時(shi)也可以采用(yòng)浸透潤滑油(yóu)的氈圈式加(jia)油裝置。

3).加大(dà)O型圈的截面(mian)直徑，動密封(fēng)用O型密封圈(quān)的截面直徑(jìng)一般應大于(yú)靜密封用O型(xing)圈;此外，O型圈(quan)應避免用作(zuò)✏️大直🐅徑活塞(sāi)的密封。

4).在低(di)壓下也産生(shēng)扭曲損傷時(shí)，可使用密封(fēng)圈保護擋圈(quān)。

5).降低缸筒和(he)活塞杆的表(biao)面粗糙度。

6).采(cai)用低摩擦系(xi)數的材料制(zhi)作O型密封圈(quan)。

7).可用不易産(chan)生扭曲現象(xiàng)的密封圈代(dài)替O型圈。

4、磨粒(li)磨損現象

當(dang)密封的間隙(xì)具有相對運(yun)動時，工作環(huan)境中的灰塵(chén)和🍓沙🈲粒等👈被(bei)粘附在活塞(sai)杆表面，并随(suí)着活塞杆的(de)往✌️複運動與(yǔ)油膜一起被(bèi)帶入缸内，成(chéng)為侵入O型密(mi)封圈表面的(de)磨粒，加☀️速O型(xíng)圈的磨損，以(yi)緻其失去密(mi)封性。為了避(bì)免這種情況(kuàng)發生，在往複(fu)運動式密👣封(fēng)裝置的外伸(shen)軸端處必須(xū)使用防塵圈(quan)。

5、滑動表面對(duì)O型圈的影響(xiang)

滑動表面的(de)粗糙度是影(ying)響O型圈表面(mian)摩擦與磨損(sun)✉️的直接🍓因素(sù)。一般地說，表(biǎo)面光潔摩擦(ca)與磨損就小(xiǎo)，所以滑動表(biao)面的粗糙度(du)🐕數值往往很(hen)低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗(yan)表明，表👨‍❤️‍👨面粗(cu)糙🌈過低(Ra低🌂于(yú)0.050μm)又會給摩擦(cā)與磨損帶來(lai)不利的影🈲響(xiǎng)。這是因為微(wei)小的表面凹(āo)凸不平，可以(yi)🤩保持必要的(de)🐆潤滑油膜。因(yīn)此要選擇适(shì)當的表面要(yao)求。

滑動表面(mian)的材質對O型(xíng)圈的壽命也(ye)有影響。滑動(dòng)表👣面材質的(de)硬度越大、耐(nài)磨性越高、保(bǎo)持光潔的能(néng)力就越強，O型(xíng)圈的💘壽命也(ye)就越長。這也(yě)是液壓缸活(huó)塞杆表面鍍(du)鉻的重要原(yuan)🈲因。同理可以(yǐ)解釋具有同(tóng)樣粗糙度的(de)用銅、鋁合金(jin)制成的滑動(dong)表面比鋼制(zhi)滑🐇動表面對(dui)密封圈的摩(mo)擦與磨損更(gèng)為嚴重，低硬(yìng)度🐇、大壓縮量(liàng)的密封圈不(bú)如高硬度、小(xiao)壓縮量的密(mi)封圈耐用的(de)🔅情況。

6、摩擦力(li)與O型圈的應(ying)用

在動密封(fēng)裝置中，摩擦(cā)與磨損是O型(xing)圈損壞的重(zhòng)要影⭕響因素(sù)。磨損程度主(zhu)要取決于摩(mó)擦力的大小(xiao)。當液體壓力(li)微小時，O型圈(quan)摩擦力的大(dà)小取決于它(ta)的預壓縮⁉️量(liang)。當工作液體(tǐ)承受壓力時(shi)，摩擦力随之(zhi)工作壓力的(de)增加而增大(dà)。在工作壓力(lì)小于20MPa的情況(kuang)下，近似地呈(chéng)線💁形關系。壓(ya)力大于20MPa時，随(sui)着壓力的增(zēng)加，O型圈與金(jīn)屬表面接觸(chù)面積的增加(jiā)也逐漸緩🐉慢(man)，摩擦力的增(zeng)加也相應緩(huan)慢。在正常情(qing)況下，O型圈的(de)使用壽命随(suí)着液體壓🔴力(li)的升高将會(huì)近似的呈平(ping)方關系而減(jian)💃小。

摩擦力的(de)增加，使得旋(xuan)轉或往複運(yùn)動的軸與O型(xíng)密✉️封圈之間(jian)産生大量的(de)摩擦熱。由于(yu)多數O型圈都(dou)是👅用橡膠制(zhì)成的，導熱性(xing)極差。因此，摩(mo)擦熱就會引(yin)起橡膠的老(lǎo)化，導緻O型圈(quan)實效，破壞其(qi)密封性能。摩(mó)☁️擦還會引起(qǐ)O型圈表面損(sǔn)傷，使壓縮量(liang)減小。嚴重的(de)摩擦🈲會很快(kuài)引起O型圈的(de)表面損壞，失(shi)去密封性。作(zuo)氣動💋往複運(yun)動用密封時(shi)，摩擦熱還會(hui)引起粘着，造(zao)成摩擦力👣進(jin)一步增加。

運(yùn)動用密封在(zai)低速運動時(shí)，摩擦阻力還(hai)是引起爬行(háng)的一個因素(su)，影響元件和(hé)系統的工作(zuo)性能。所以對(duì)運動密封來(lai)說，摩擦性是(shì)重要性能之(zhī)一。摩擦系數(shu)是摩擦特性(xing)的一個評價(jià)指标，合成橡(xiang)膠摩擦系數(shu)較大，由于密(mì)封在運動狀(zhuang)态時，通常處(chu)于工作油✍️液(yè)或潤滑劑😘參(cān)與的混合潤(run)滑狀态，摩擦(cā)系數一般在(zài)0.1以下。摩擦力(lì)的大小在很(hen)大程度上取(qu)決于被密封(feng)件的表面硬(yìng)🌈度✌️與表面粗(cu)糙度。

7、焦耳熱(re)效應

橡膠材(cái)料的焦耳熱(rè)效應，是指處(chu)于拉伸狀态(tai)的橡膠☁️遇熱(rè)産生收縮的(de)現象。在安裝(zhuang)O型圈時，為了(le)使它在密封(fēng)溝槽内不産(chǎn)生竄動，在用(yòng)作往複運動(dong)密封時，不産(chǎn)🥰生扭曲現象(xiàng)，一般使它處(chu)于某種程度(dù)的拉伸狀态(tai)。但如果将這(zhe)種安裝方法(fa)用于旋轉運(yun)動，就會産生(sheng)不良的結果(guǒ)。本來❓已經緊(jǐn)箍在旋轉軸(zhou)上的O形密封(feng)圈，因旋轉運(yun)動産生的摩(mo)擦熱而收縮(suo)🤞，進而使這種(zhǒng)緊箍力增大(dà)，這樣，産生摩(mo)擦熱→收縮→緊(jin)箍力增🌈大→産(chan)生摩擦熱→……，如(rú)💞此反複循環(huan)，就大🔱大地促(cù)進了橡膠的(de)老化和磨損(sun)。

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