O型圈設(she)計、使用不(bu)當會加速(sù)它的損壞(huai)，喪失密封(feng)性🧡能。實✨驗(yàn)表明，如密(mi)封裝置各(ge)部分設計(jì)合理，單純(chún)地提高壓(yā)力，并不會(hui)造成O型圈(quan)的破壞。在(zài)高壓、高溫(wen)的🍉工作條(tiao)件下，O型🐉圈(quan)破壞的主(zhǔ)要原因是(shi)O型圈材料(liào)的永久變(bian)形和O型圈(quan)被擠入密(mì)封間隙而(ér)引起的間(jiān)隙咬傷一(yi)級O型圈在(zai)運動時出(chu)現扭曲現(xiàn)象。

1、永久變(bian)形

由于O型(xíng)圈密封圈(quān)用的合成(cheng)橡膠材料(liào)是屬于粘(zhan)彈性材🛀🏻料(liao)，所💯以初期(qi)設定的壓(ya)緊量和回(hui)彈堵塞能(neng)力經長時(shí)間的使用(yong)，會産生永(yǒng)久變形而(ér)逐漸喪失(shi)，最終發生(shēng)洩漏。永久(jiǔ)變形和彈(dàn)力消失是(shi)O型圈失去(qu)㊙️密封性能(néng)的主要原(yuán)因，以下是(shì)造成永久(jiu)變形的主(zhu)🎯要原因。

1).壓(ya)縮率和拉(la)伸量與永(yong)久變形的(de)關系

制作(zuò)O型圈所用(yòng)的各種配(pèi)方的橡膠(jiāo)，在壓縮狀(zhuang)态下都㊙️會(hui)産生壓縮(suo)應力松弛(chi)現象，此時(shí)，壓縮應力(li)随着時間(jian)的增🌍長而(er)減小。使用(yong)時間越長(zhang)、壓縮率和(hé)拉伸量越(yue)大，則由橡(xiang)🌈膠應力松(sōng)弛而産生(sheng)的應力下(xia)降就越大(da)，以緻O型圈(quan)彈性不足(zu)，失去密封(feng)能力。因此(ci)，在允👨‍❤️‍👨許的(de)使用條件(jiàn)下，設法降(jiàng)低壓縮率(lü)是可取的(de)。增加🌍O型圈(quan)的截面尺(chǐ)寸是降低(dī)壓縮率最(zuì)簡單的方(fang)法，不過這(zhè)會帶來結(jié)構尺寸的(de)增加。

應該(gai)注意，人們(men)在計算壓(ya)縮率時，往(wang)往忽略了(le)O型圈㊙️在裝(zhuang)配時受拉(la)伸而引起(qǐ)的截面高(gāo)度的減小(xiao)。O型圈截面(mian)面積的變(biàn)化是與其(qi)✨周長的變(bian)化成反比(bǐ)的。同時，由(yóu)于🛀🏻拉力的(de)作用，O型圈(quan)的截面形(xing)狀也會發(fa)生變🙇‍♀️化，就(jiu)表現為其(qí)高度♉的減(jiǎn)小。此👣外，在(zài)表面張力(lì)作用下，O型(xing)圈的外表(biao)面變得更(geng)平了，即截(jié)面高度略(lue)有減小。這(zhè)也是O型密(mi)封圈壓縮(suō)應力松弛(chí)的一種表(biǎo)🌂現。

O型圈截(jie)面變形的(de)程度，還取(qǔ)決于O型圈(quan)材質的硬(yìng)度。在拉伸(shēn)量相🔞同的(de)情況下，硬(ying)度大的O型(xíng)圈，其截面(mian)高❓度也減(jian)小較多，從(cóng)這一點💋看(kan)，應該按照(zhao)使用條件(jiàn)盡量選用(yong)低硬度㊙️的(de)材質。在液(yè)體壓力和(hé)張力的作(zuo)用下，橡膠(jiao)材🏃‍♀️料的O型(xing)密封圈也(yě)會逐漸發(fā)生塑性變(bian)形，其截面(miàn)高度會相(xiàng)應減小，以(yǐ)緻最後失(shi)去密封能(neng)力。

2).溫度與(yu)O型圈馳張(zhāng)過程的關(guān)系

使用溫(wēn)度是影響(xiang)O型圈永久(jiǔ)變形的另(ling)一個重要(yào)因💚素。高溫(wen)會🔴加速橡(xiang)膠材料的(de)老化。工作(zuo)溫度越高(gao)，O型圈的壓(ya)縮永久變(bian)形就越💋大(da)。當永久變(bian)形大于40%時(shi)，O型圈就失(shī)去了密封(fēng)能力而發(fā)生洩漏。因(yīn)🔴壓縮變形(xing)而在O型圈(quan)的橡膠材(cái)料中形成(cheng)的初始應(yīng)力值，将随(sui)着O型圈的(de)馳張過程(cheng)和溫度㊙️下(xià)降的作用(yong)而逐漸降(jiàng)低以緻消(xiao)失。

溫度在(zai)零下工作(zuo)的O型圈，其(qi)初始壓縮(suō)可能由于(yú)溫度的急(jí)劇降低而(er)減小或完(wan)全消失。在(zai)-50~-60℃情況下，不(bú)耐低溫的(de)橡膠材料(liào)會完全✨喪(sàng)失初始應(yīng)力;即使耐(nài)低㊙️溫的橡(xiang)膠材料，此(cǐ)時的初始(shǐ)應力也不(bú)會大于20℃時(shi)初始應力(lì)的🔞25%。這是因(yīn)為O型圈的(de)初🧑🏾‍🤝‍🧑🏼始壓縮(suō)量取決于(yu)線脹系數(shu)。所以，選取(qǔ)初始壓縮(suo)量時，就必(bì)須保證在(zai)由于馳張(zhang)過程和溫(wen)度下降而(er)造成應力(li)下降後仍(reng)有足夠的(de)密封能力(lì)。溫度在零(líng)下工作的(de)O型圈,應特(tè)别注意橡(xiàng)膠材料的(de)恢複指數(shù)和變形指(zhǐ)數。

綜上所(suǒ)述，在設計(jì)上應盡量(liàng)保證O型圈(quan)具有适宜(yí)的工👈作溫(wēn)度，或選用(yòng)耐高、低溫(wēn)的O型圈材(cái)料，以延長(zhang)使用壽命(ming)。

3).介質工作(zuò)壓力與永(yǒng)久變形

工(gong)作介質的(de)壓力是引(yǐn)起O型圈永(yǒng)久變形的(de)主要因素(sù)。現代液壓(ya)設備的工(gōng)作壓力正(zheng)日益提高(gao)。長時間的(de)高壓作用(yong)會使O型🌈圈(quān)發生永久(jiǔ)變形。因此(cǐ)，設計時應(ying)根據工作(zuò)壓力選用(yong)适當的耐(nài)壓橡💃膠材(cái)料。工作壓(ya)力越高，所(suo)用材料的(de)硬度和耐(nài)高壓性能(néng)也應越♊高(gāo)。

為了改善(shan)O型圈材料(liào)的耐壓性(xing)能，增加材(cái)料的彈性(xing)(特别是🙇🏻增(zēng)加材料在(zài)低溫下的(de)彈性)、降低(di)材料的壓(ya)縮永久變(bian)形，一🐅般需(xū)要改進材(cái)料的配方(fang)，加入增塑(sù)劑。但是，具(ju)有增📧塑劑(ji)的O密封形(xing)圈，長時間(jian)在工作介(jie)質中浸泡(pao)，增塑劑會(huì)逐漸被工(gōng)作介質吸(xī)收，導緻O型(xing)密封圈體(tǐ)積💛收縮，甚(shen)至可能使(shi)O型密封圈(quan)産生負壓(yā)縮(即在O型(xíng)密封圈和(hé)被密封件(jian)的表面之(zhī)間出🏃‍♂️現間(jian)隙)。因此，在(zai)計算O型密(mi)封圈壓縮(suō)量和進行(háng)模具設計(ji)時，應充分(fen)考慮到這(zhè)些收縮量(liàng)。應使壓制(zhi)出的O型密(mì)封圈在工(gong)🤟作介質中(zhōng)浸泡5~10晝夜(ye)🙇🏻後仍能保(bǎo)持必要的(de)⁉️尺寸。

O型圈(quān)材料的壓(yā)縮永久變(biàn)形率與溫(wen)度有關。當(dāng)變形率在(zài)40%或更大時(shí)，即會出現(xian)洩漏，所以(yi)幾種膠料(liao)的耐🧑🏾‍🤝‍🧑🏼熱性(xing)界限為:丁(dīng)腈橡膠70℃，三(sān)元乙丙橡(xiang)膠100℃，氟橡膠(jiao)140℃。因此各國(guó)對O型圈的(de)永久變形(xing)作了規定(dìng)。中國标準(zhǔn)橡膠材料(liào)的O型圈在(zài)不同溫度(dù)下的✏️尺寸(cun)變化見表(biǎo)。同一材料(liao)的O型圈🌂，在(zai)同一溫度(dù)下，截面直(zhí)徑大的O型(xíng)圈壓縮永(yong)久變形率(lǜ)較低。

在油(yóu)中的情況(kuang)就不同了(le)。由于此時(shi)O型圈不與(yu)氧氣接觸(chu)，所以上🌈述(shù)不良反應(ying)大為減少(shǎo)。加之又通(tōng)常會引起(qi)膠料有一(yī)定的膨脹(zhàng)，所以因溫(wēn)度引起的(de)壓縮永久(jiǔ)變形率将(jiang)被抵消。因(yīn)此，在油中(zhong)的耐熱性(xing)大為提高(gao)。以丁腈橡(xiang)膠為例，它(ta)的工作溫(wēn)度可達120℃或(huo)更高。

2、間隙(xi)咬傷

被密(mi)封的零件(jian)存在着幾(jǐ)何精度(包(bao)括圓度、橢(tuǒ)圓度🏃、圓柱(zhù)度、同軸度(dù)等)不良、零(ling)件之間不(bú)同心以及(ji)高壓下内(nèi)🈲徑脹大等(děng)現象，都會(huì)引起密封(fēng)間隙的擴(kuo)大和間隙(xi)擠出現象(xiang)的加劇。O型(xing)圈的硬度(dù)對間隙擠(jǐ)出現🐅象也(yě)有明顯的(de)影響。液體(tǐ)或氣體的(de)壓力越高(gāo)，O型圈材料(liao)硬度越小(xiao)，則O型圈的(de)間隙擠出(chū)現象越嚴(yán)重。

防止間(jiān)隙咬傷的(de)措施是，對(dui)O型密封圈(quan)的硬度和(he)密封🈚間隙(xi)加以嚴格(gé)的控制。選(xuan)用硬度合(he)适的密封(fēng)材料控制(zhì)間隙。常用(yòng)的O型圈的(de)硬度範圍(wéi)是HS60~90。低硬度(dù)者用于低(di)壓，高硬🈲度(du)者用🧡于高(gao)壓。配用适(shi)當的密封(fēng)圈保護擋(dang)圈，是防止(zhǐ)O型圈被擠(jǐ)入☂️間隙的(de)有💔效方法(fǎ)。

3、扭曲現象(xiang)

扭曲是指(zhi)O型圈沿周(zhou)向發生扭(niu)轉的現象(xiang)，扭曲現象(xiang)一❗般發生(shēng)在動密封(feng)狀态。

O型圈(quān)如果裝配(pèi)的妥善，并(bing)且使用條(tiáo)件适當，一(yī)般不大容(róng)易在往複(fu)在往複運(yùn)動狀态下(xià)産生滾動(dong)或扭曲，因(yīn)為O型圈與(yu)🐪溝槽的接(jie)觸面積大(da)于在滑動(dong)表面上的(de)摩⛱️擦接觸(chù)面積，而🏃‍♀️且(qie)O型圈本身(shēn)的抗拒能(neng)力原🐇來就(jiu)能阻止扭(niu)曲。摩擦力(lì)的分布也(yě)趨向保持(chi)O型圈在其(qí)溝槽中靜(jing)止不動，因(yīn)為靜摩擦(ca)大于滑動(dòng)摩擦，而且(qie)溝槽表面(miàn)的粗糙度(dù)一般不如(ru)滑動表面(miàn)的粗糙度(dù)。

引起扭曲(qǔ)損傷的原(yuan)因很多，其(qi)中最主要(yao)的是由于(yu)活塞📱、活塞(sai)杆和缸筒(tong)的間隙不(bu)均勻、偏心(xīn)過大、O型圈(quān)斷面♉直徑(jing)不均勻等(děng)造成，由于(yu)造成O型圈(quān)在一周多(duo)受的摩擦(cā)力不均勻(yun)，O型圈的某(mǒu)些部分摩(mó)擦過大，發(fa)生扭曲。通(tong)⭐常，斷面尺(chi)寸較小的(de)O型圈，容易(yi)産生摩擦(ca)不均勻造(zao)成扭曲(運(yun)動用O型圈(quān)比固定用(yong)O型圈的斷(duan)面直徑大(dà)就⁉️是🚶這個(gè)道理)。

另外(wài)，由于密封(feng)溝槽存在(zài)着同軸度(dù)偏差，密封(fēng)高度不相(xiàng)🔴等🌈以及🌈O型(xíng)圈截面直(zhi)徑不均勻(yún)等現象，可(ke)能使🧡得O型(xing)圈的一部(bu)分壓縮過(guò)大，另一部(bu)分過小或(huò)不受壓縮(suo)。當💛溝槽存(cun)⚽在偏心即(ji)同軸偏差(cha)大于O型圈(quan)的壓縮量(liang)時，密封會(huì)完全☀️失效(xiao)。密封溝槽(cáo)同軸度偏(pian)差大⛱️的另(lìng)一個害處(chu)是使O型密(mi)⚽封圈沿圓(yuan)周✍️壓縮不(bú)均。

此外還(hái)有由于O型(xíng)圈截面直(zhí)徑、材質硬(yìng)度、潤滑油(you)膜厚♉度等(deng)的不均以(yǐ)及密封軸(zhóu)表面粗糙(cāo)度等因素(sù)的影響🔞，導(dǎo)緻O型圈🏃‍♂️的(de)一部分㊙️沿(yan)工作表面(miàn)滑動，另一(yī)部分則發(fa)生滾動，從(cong)而造成O型(xíng)圈的扭曲(qǔ)💰。運動用O型(xíng)圈很容易(yì)因扭曲而(ér)損壞，這是(shi)密封裝置(zhi)發生損壞(huài)和洩漏的(de)‼️重✌️要原💃🏻因(yīn)。因此提高(gao)密封溝槽(cao)的加工精(jīng)密度以及(ji)減小偏心(xīn)是保證O型(xíng)圈🔴具有可(kě)靠的密封(feng)性和壽命(mìng)的重要因(yīn)素。

安裝密(mì)封圈不應(ying)是它處于(yú)扭曲狀态(tai)。假如在安(an)裝時就被(bèi)扭曲🌈，則扭(niu)曲損傷就(jiu)會很快發(fa)生。在工作(zuò)中，扭曲現(xian)象會将O型(xíng)圈切斷🈚，産(chǎn)生大量漏(lou)油，而且切(qiē)斷的O型圈(quān)☀️會混到液(ye)壓系統的(de)其他部位(wei)，造成重大(da)事故。

為了(le)防止O型圈(quan)的扭曲損(sǔn)傷，在設計(ji)時應注意(yi)以下🏃‍♂️幾點(dian)：

1).O型圈安裝(zhuang)溝槽的同(tóng)心度大小(xiǎo)，應從加工(gong)方便和不(bu)産生🥵扭曲(qu)現象兩個(ge)方面來考(kao)慮。

2).O型圈斷(duan)面尺寸應(yīng)均勻，并且(qiě)在每次安(ān)裝時都應(yīng)在密封部(bu)♋位充分塗(tú)抹潤滑油(you)或潤滑脂(zhi)。有時也可(kě)以采用浸(jìn)透潤滑油(you)的⛷️氈圈式(shi)加油裝置(zhì)。

3).加大O型圈(quan)的截面直(zhi)徑，動密封(feng)用O型密封(feng)圈的截面(miàn)直徑一般(ban)應大于靜(jìng)密封用O型(xíng)圈;此外，O型(xing)圈應避免(miǎn)用作🐅大直(zhi)🌈徑活塞的(de)密封。

4).在低(dī)壓下也産(chan)生扭曲損(sun)傷時，可使(shǐ)用密封圈(quān)保護擋圈(quān)。

5).降低缸筒(tong)和活塞杆(gǎn)的表面粗(cu)糙度。

6).采用(yong)低摩擦系(xi)數的材料(liào)制作O型密(mì)封圈。

7).可用(yong)不易産生(sheng)扭曲現象(xiàng)的密封圈(quān)代替O型圈(quān)。

4、磨粒磨損(sǔn)現象

當密(mi)封的間隙(xì)具有相對(dui)運動時，工(gōng)作環境中(zhōng)的灰塵和(he)沙💋粒🙇🏻等被(bei)粘附在活(huó)塞杆表面(mian)，并随着活(huo)塞杆的往(wang)複運動與(yu)油膜一起(qi)♻️被帶入缸(gang)内，成為侵(qīn)入O型密封(feng)圈表面的(de)磨粒，加速(su)O型圈的磨(mó)損，以緻其(qí)失去密封(fēng)性。為🚶‍♀️了避(bì)免這💃種情(qing)況發🏃🏻‍♂️生，在(zai)往複運動(dòng)式密封裝(zhuāng)置的外伸(shen)軸端處必(bi)須使用防(fáng)塵圈。

5、滑動(dong)表面對O型(xíng)圈的影響(xiǎng)

滑動表面(mian)的粗糙度(dù)是影響O型(xíng)圈表面摩(mó)擦與磨損(sǔn)的直🔱接因(yin)素。一般地(dì)說，表面光(guang)潔摩擦與(yu)磨損就小(xiao)，所以滑動(dòng)表面的粗(cū)糙度👄數值(zhí)往往很低(dī)(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗(yan)表明，表面(mian)粗糙過低(di)(Ra低于0.050μm)又會(huì)給摩擦與(yu)磨損帶來(lái)不利的影(ying)響。這是因(yin)🏒為微小的(de)表面凹凸(tu)🔅不平，可以(yi)保持必要(yào)的🤩潤滑油(you)膜。因此要(yào)選擇适當(dang)的表面要(yào)求。

滑動表(biao)面的材質(zhì)對O型圈的(de)壽命也有(yǒu)影響。滑動(dòng)表面🧑🏽‍🤝‍🧑🏻材質(zhì)的硬度越(yue)大、耐磨性(xing)越高、保持(chí)光潔的能(neng)力就越強(qiang)，O型圈的壽(shòu)命也就越(yuè)長。這也是(shi)液壓缸活(huó)塞杆表面(miàn)鍍鉻的重(zhòng)要原因。同(tong)理可以解(jie)釋具有同(tóng)樣粗糙度(du)的用銅、鋁(lü)合金制成(cheng)的滑動表(biao)面比鋼制(zhì)滑動表面(mian)對密封圈(quan)的摩擦與(yu)磨損更為(wei)🛀🏻嚴重，低硬(ying)度、大壓縮(suō)量的密封(fēng)圈不如高(gao)硬度、小壓(ya)縮量的密(mi)封🍓圈耐用(yong)的情況。

6、摩(mó)擦力與O型(xing)圈的應用(yòng)

在動密封(feng)裝置中，摩(mo)擦與磨損(sǔn)是O型圈損(sǔn)壞的重要(yao)影響因素(sù)。磨損程度(dù)主要取決(jue)于摩擦力(lì)的大小。當(dāng)液體壓力(li)🙇‍♀️微小時，O型(xíng)圈摩💛擦力(li)的大小取(qǔ)決于它的(de)預壓縮量(liang)。當工作液(yè)體承受壓(ya)力時，摩🈲擦(cā)力随之工(gōng)作壓力的(de)增加而增(zeng)大。在工作(zuo)壓力小于(yu)20MPa的情況下(xia)，近似地呈(chéng)線💋形關系(xi)。壓力大于(yu)20MPa時，随着壓(yā)力的增加(jia)，O型圈與金(jin)屬表🈲面接(jiē)觸面積的(de)增加也逐(zhú)漸緩慢，摩(mó)擦力的增(zeng)加也相應(ying)緩慢。在正(zheng)常情況下(xià)，O型圈的使(shi)用壽命随(sui)着液體壓(yā)力的升高(gao)将會近🈲似(si)的呈平方(fang)關系而減(jian)👣小。

摩擦力(li)的增加，使(shǐ)得旋轉或(huo)往複運動(dòng)的軸與O型(xíng)密封圈之(zhi)間産⭐生大(dà)量的摩擦(ca)熱。由于多(duō)數O型圈都(dōu)是用橡膠(jiāo)制成的，導(dao)熱性極差(chà)。因此，摩擦(ca)熱就會引(yǐn)起橡膠的(de)老化，導緻(zhi)O型圈實效(xiào)，破壞其密(mì)🌈封性📧能。摩(mo)擦還會引(yǐn)起O型圈表(biao)面損傷，使(shi)壓縮量減(jian)小。嚴💜重的(de)摩擦會很(hen)快引起O型(xíng)圈的表面(mian)損壞，失去(qu)密封性。作(zuò)氣動往複(fu)運動用密(mì)封時，摩擦(ca)熱還會引(yǐn)起粘着，造(zào)成摩擦力(li)進一步增(zēng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼加。

運動用(yòng)密封在低(di)速運動時(shi)，摩擦阻力(lì)還是引起(qi)爬行的一(yī)個因素，影(ying)響元件和(he)系統的工(gong)作性能。所(suǒ)以♊對運動(dòng)密封來說(shuo)，摩擦性是(shi)重要性能(neng)之一。摩擦(ca)系☔數是摩(mó)擦特性的(de)一個評價(jia)指标，合成(chéng)橡膠摩擦(ca)系數較大(dà)，由于密封(feng)在運動狀(zhuàng)态😍時，通常(chang)處于工作(zuò)油液或潤(rùn)滑劑參與(yu)的混合潤(rùn)滑狀态，摩(mó)🈲擦系數一(yi)般💜在0.1以下(xia)。摩擦力的(de)大小在很(hen)大程度上(shàng)取決于被(bèi)密封件的(de)♊表面硬度(dù)與表面粗(cu)糙度。

7、焦耳(ěr)熱效應

橡(xiàng)膠材料的(de)焦耳熱效(xiào)應，是指處(chù)于拉伸狀(zhuang)态的橡膠(jiao)㊙️遇熱産生(shēng)✂️收縮的現(xian)象。在安裝(zhuang)O型圈時，為(wei)了使它在(zai)密封溝槽(cao)内不産生(sheng)竄動，在用(yong)作往複運(yun)動密封時(shí)，不産生扭(niǔ)曲現象，一(yī)般使它處(chu)于某種程(chéng)度的拉❓伸(shēn)狀态。但如(ru)果将這🔞種(zhǒng)安裝方法(fǎ)用于旋轉(zhuǎn)運動，就會(hui)産生不良(liáng)的結果。本(běn)來已經緊(jin)箍在旋轉(zhuǎn)軸上的O形(xíng)密封圈，因(yīn)旋轉運動(dong)産生的摩(mo)擦熱而收(shou)縮，進而使(shi)這種緊箍(gū)力增大，這(zhe)樣，産生摩(mo)擦熱→收縮(suo)→緊箍力增(zēng)🌈大→産生摩(mó)擦熱→……，如此(cǐ)反複循環(huán)，就大大地(di)促進了橡(xiang)膠的老化(hua)和磨損。

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