O型圈設計、使用不(bú)當會加速它的損(sǔn)壞，喪失密封性能(néng)。實驗🌏表明，如密封(feng)裝置各部分設計(ji)合理，單純地提高(gao)壓力，并不會造成(cheng)O型圈的破壞。在高(gao)壓、高溫的工作條(tiáo)件下，O型圈破壞的(de)主要原因是O型圈(quān)材料的♈永久變形(xíng)和O型圈被擠入密(mi)封間隙而引起的(de)間隙👅咬傷一級O型(xing)圈在運動時出現(xian)扭曲現象。

1、永久變(biàn)形

由于O型圈密封(feng)圈用的合成橡膠(jiao)材料是屬于粘彈(dan)性材料，所以初期(qi)設定的壓緊量和(hé)回彈堵塞能力經(jīng)長時間的使✊用，會(huì)産生永久變形而(er)逐漸喪失，最終發(fā)生洩漏。永久變形(xíng)和彈力消失是O型(xing)圈失去密封性💜能(néng)的主要原因，以下(xia)是造成永久變形(xing)的主要原因。

1).壓縮(suō)率和拉伸量與永(yǒng)久變形的關系

制(zhi)作O型圈所用的各(gè)種配方的橡膠，在(zài)壓縮狀态下都會(huì)産生壓縮應力松(sōng)弛現象，此時，壓縮(suō)應力随着時間的(de)增長而減小。使用(yòng)時間越長、壓縮率(lü)和拉伸😍量越大，則(ze)由橡🆚膠應力松弛(chí)而産生的應力下(xià)降就越大，以緻O型(xíng)圈彈性不足，失去(qu)密封能力。因此，在(zai)允許的使用條件(jian)下，設法降低壓縮(suo)率是可取的。增加(jia)😘O型圈的截面🌈尺寸(cùn)是降低壓縮率最(zui)簡單的方法，不🐕過(guò)這會帶🚩來結構尺(chǐ)寸的增加。

應該注(zhu)意，人們在計算壓(ya)縮率時，往往忽略(lue)了O型圈在裝配時(shí)受拉伸而引起的(de)截面高度的減小(xiǎo)。O型圈截面⭕面積的(de)變化是與其周長(zhǎng)的變化成反比的(de)。同時，由于🚶‍♀️拉力的(de)作用，O型🌈圈的截面(mian)形狀🙇🏻也會發生變(biàn)化，就表現為其高(gāo)度🔴的減小。此外，在(zài)表面張力作用下(xia)，O型圈的外表面變(biàn)得更⛱️平了，即截面(mian)高度略有減小。這(zhe)也是O型密封圈壓(yā)縮應力松弛的一(yi)種表現。

O型圈截面(mian)變形的程度，還取(qu)決于O型圈材質的(de)硬度。在拉伸量相(xiang)同的情況下，硬度(du)大的O型圈，其截面(mian)高度也❌減小較多(duo)，從這一點看，應該(gai)按照使用條件盡(jin)量選用💁低硬度🚶的(de)材質。在液體壓力(li)和張力的作用🐅下(xià)，橡膠材料的O型密(mì)封圈也會逐漸發(fā)生塑性變形，其截(jié)面高度會相應減(jiǎn)小，以緻最後失去(qu)密封能力。

2).溫度與(yǔ)O型圈馳張過程的(de)關系

使用溫度是(shì)影響O型圈永久變(biàn)形的另一個重要(yao)因素💔。高溫會加速(su)橡膠材料的老化(huà)。工作溫度越高，O型(xíng)圈的壓縮永久⭕變(biàn)形就越大。當永久(jiǔ)變形大于40%時，O型圈(quān)就失💃去了密封能(neng)力而發生洩漏。因(yīn)壓縮變形而在O型(xing)圈的橡膠材料中(zhong)形成的初始應力(li)值，将随着O型圈的(de)馳張過程和溫度(du)下降的作用而逐(zhu)漸降低以緻消失(shī)。

溫度在零下工作(zuo)的O型圈，其初始壓(yā)縮可能由于溫度(du)🏃的急劇🐉降低而減(jiǎn)小或完全消失。在(zai)-50~-60℃情況下，不耐低溫(wēn)的橡🈚膠材料會完(wan)全🔱喪失初始應力(li);即使耐低溫的橡(xiàng)膠材料💋，此時的初(chū)始應力也不會大(da)于20℃時初始應力的(de)25%。這是因為O型圈的(de)初始壓縮量取決(jue)于線脹系數。所以(yǐ)，選取初始壓縮量(liang)時，就必♉須保證在(zai)由🈚于馳張過程和(he)溫度下降而造成(chéng)應力下降後仍有(yǒu)足夠的密封能力(lì)。溫度在零下工作(zuò)的O型圈,應特别注(zhu)意橡膠材料的恢(huī)複👈指數和變形指(zhǐ)數。

綜上所述，在設(she)計上應盡量保證(zheng)O型圈具有适宜的(de)工作溫度，或選用(yòng)耐高、低溫的O型圈(quān)材料，以延長使用(yòng)壽命。

3).介質工作壓(yā)力與永久變形

工(gōng)作介質的壓力是(shì)引起O型圈永久變(bian)形的主要因素。現(xiàn)代液壓設備的工(gong)作壓力正日益提(ti)高。長時間的高壓(ya)作用會使O型圈發(fā)生永久變形。因此(cǐ)，設計時應根據工(gong)作壓力選用适當(dang)的耐壓橡膠材料(liao)。工作壓力越高，所(suǒ)用材料的硬度和(hé)耐高壓性能也應(yīng)越高。

為了改善O型(xing)圈材料的耐壓性(xing)能，增加材料的彈(dàn)性(特别是增🌈加材(cái)料在低溫下的彈(dàn)性)、降低材料的壓(yā)縮永久變形，一般(ban)需要改進材料的(de)配方，加入增塑🈲劑(jì)。但是♊，具有增塑劑(ji)的O密封形圈，長時(shi)間在工作介質中(zhōng)浸泡，增塑劑會逐(zhu)漸被工作介質吸(xi)收，導緻O型密封圈(quān)體積收縮，甚至可(kě)能使O型密封圈産(chǎn)生負壓✍️縮(即在O型(xing)密封圈和被密封(fēng)件的表面之間出(chū)現間隙)。因此，在計(ji)算O型密封圈壓縮(suo)量和😘進行模具設(she)計🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時♋，應充分考慮(lü)到這些收縮量。應(yīng)使壓🌈制出的O型密(mì)封圈在工作介質(zhi)中浸泡5~10晝夜後仍(réng)能保持必🌈要的🏃尺(chi)寸。

O型圈材料的壓(ya)縮永久變形率與(yǔ)溫度有關。當變形(xíng)率在✨40%或更大時，即(ji)會出現洩漏，所以(yǐ)幾種膠料的耐熱(rè)性界限為:丁腈橡(xiàng)膠70℃，三元乙丙橡膠(jiao)100℃，氟橡膠140℃。因此各國(guo)對O型圈的永久變(bian)形作了規定。中國(guó)标準橡膠材料的(de)O型圈在不同溫度(du)下的尺寸變化見(jian)表。同一材料的O型(xing)圈，在同一溫度❗下(xia)，截面直徑大的O型(xíng)圈壓縮永久變形(xing)👣率☁️較低。

在油中的(de)情況就不同了。由(yóu)于此時O型圈不與(yǔ)氧氣接觸，所🔞以❌上(shang)述不良反應大為(wei)減少。加之又通常(cháng)會引起膠料有一(yi)定的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼膨脹，所以因(yin)溫度引起的壓縮(suō)永久變形率将被(bei)抵消。因此，在油中(zhōng)的耐熱性大為提(tí)高。以丁腈橡膠為(wei)例，它的工👨‍❤️‍👨作溫度(du)可✏️達120℃或更高。

2、間隙(xi)咬傷

被密封的零(ling)件存在着幾何精(jīng)度(包括圓度、橢圓(yuán)度、圓柱度、同軸度(du)等)不良、零件之間(jiān)不同心以及高壓(yā)下内徑脹🥵大等現(xiàn)象，都會引起密封(feng)間隙的擴大和間(jiān)隙擠出現象⛷️的加(jia)劇。O型圈的硬度對(dui)間隙擠出現☀️象也(yě)有明顯的影響。液(yè)體或氣體的壓力(lì)越高，O型圈材料硬(yìng)度越小，則O型圈的(de)間隙擠出現象越(yue)嚴重。

防止間隙咬(yǎo)傷的措施是，對O型(xing)密封圈的硬度和(hé)密封間隙加以🧡嚴(yán)格的控制。選用硬(yìng)度合适的密封材(cai)料控制間🔅隙。常用(yòng)的O型圈的硬度範(fan)圍是HS60~90。低硬度者用(yong)于低壓，高硬度者(zhe)用于高壓🍓。配用适(shi)當的密封圈保護(hù)擋圈🈚，是防止O型圈(quan)被擠入間隙的有(yǒu)效方法。

3、扭曲現象(xiàng)

扭曲是指O型圈沿(yán)周向發生扭轉的(de)現象，扭曲現象一(yi)般‼️發生⁉️在動密封(fēng)狀态。

O型圈如果裝(zhuāng)配的妥善，并且使(shǐ)用條件适當，一般(bān)不大✉️容易在往👣複(fu)在往複運動狀态(tài)下産生滾動或扭(niu)曲，因📐為O型圈與溝(gou)槽的接觸面積大(da)于在滑動表面上(shang)的摩擦接觸面積(ji)，而且O型圈本身的(de)抗拒能力原來就(jiu)能阻止扭曲。摩擦(ca)力的分布也趨向(xiàng)保持O型圈在其溝(gou)槽中🏃靜止不動，因(yin)為靜摩擦大于滑(hua)動摩擦，而且溝槽(cao)表💰面的粗糙度一(yī)般不如滑動表面(mian)的粗糙度。

引起扭(niu)曲損傷的原因很(hěn)多，其中最主要的(de)是由于活塞、活💔塞(sai)杆和缸筒的間隙(xi)不均勻、偏心過大(da)、O型圈斷面直徑⁉️不(bu)均勻等造成，由于(yú)造成O型圈在一周(zhōu)多受的摩擦力不(bú)⚽均勻，O型圈的某些(xiē)部分摩擦過大，發(fa)🔞生扭曲。通㊙️常，斷面(mian)尺寸較小的O型圈(quan)，容易産生摩擦不(bú)均勻造成扭曲(運(yun)動用O型圈比固定(ding)用O型圈的斷面直(zhí)徑大就是這個道(dao)理)。

另外，由于密封(fēng)溝槽存在着同軸(zhou)度偏差，密封高度(dù)不相❤️等以及O型圈(quan)截面直徑不均勻(yún)等現象，可能使得(dé)O型圈的一部分壓(yā)縮過大，另一部分(fèn)過小或不受壓縮(suo)。當溝槽存在偏心(xīn)即同軸偏差大于(yú)O型圈的壓👨‍❤️‍👨縮量時(shí)，密封會完全失效(xiao)。密封🔴溝槽同軸度(du)偏差大🍉的另一個(gè)害處是使O型密封(fēng)圈沿圓周🔱壓縮不(bú)均。

此外還有由于(yú)O型圈截面直徑、材(cái)質硬度、潤滑油膜(mo)厚度等的不均以(yǐ)及密封軸表面粗(cu)糙度等因素的影(yǐng)響，導緻💘O型圈㊙️的一(yi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻部分沿工作表面(miàn)滑動，另一部🙇‍♀️分則(zé)發✨生滾動，從而造(zao)成O型圈的扭曲✏️。運(yun)動用O型圈很容易(yi)因扭曲而損壞，這(zhe)是密封裝置發生(shēng)損壞和洩漏的重(zhong)要原因。因此提高(gāo)密封溝槽的加工(gong)精密度以及減小(xiǎo)偏心是保證O型圈(quān)具有可靠的密封(fēng)性和壽命的重要(yào)因素。

安裝密封圈(quan)不應是它處于扭(niu)曲狀态。假如在安(an)裝時就被扭曲，則(ze)扭曲損傷就會很(hen)快發生。在工作中(zhōng)，扭曲現象會将O型(xíng)圈切斷，産生大量(liàng)漏油，而且切斷的(de)O型圈會混到液壓(yā)系統的其他部位(wei)，造成重大事故。

為(wéi)了防止O型圈的扭(niǔ)曲損傷，在設計時(shi)應注意以下幾點(dian)：

1).O型圈安裝溝槽的(de)同心度大小，應從(cóng)加工方便和不産(chǎn)生扭曲現🏃🏻‍♂️象兩個(gè)方面來考慮。

2).O型圈(quān)斷面尺寸應均勻(yún)，并且在每次安裝(zhuāng)時都應在⭐密✏️封部(bu)🍓位充分塗抹潤滑(hua)油或潤滑脂。有時(shi)也可以采用🏃🏻浸透(tou)潤滑油的🤩氈圈式(shi)加油裝置。

3).加大O型(xing)圈的截面直徑，動(dong)密封用O型密封圈(quān)的截面直徑一般(bān)應大于靜密封用(yòng)O型圈;此外，O型圈應(ying)避免用作大直😄徑(jìng)活塞的密封。

4).在低(dī)壓下也産生扭曲(qǔ)損傷時，可使用密(mi)封圈保護擋圈。

5).降(jiàng)低缸筒和活塞杆(gǎn)的表面粗糙度。

6).采(cǎi)用低摩擦系數的(de)材料制作O型密封(feng)圈。

7).可用不易産生(shēng)扭曲現象的密封(fēng)圈代替O型圈。

4、磨粒(lì)磨損現象

當密封(feng)的間隙具有相對(dui)運動時，工作環境(jìng)中的灰塵和沙粒(li)等被粘附在活塞(sāi)杆表面，并随着活(huó)塞杆的往複運動(dòng)與油膜一起被帶(dai)入缸内，成為侵入(rù)O型密封圈表面的(de)磨粒，加速O型圈♈的(de)磨損⭕，以緻其失去(qu)密封性。為了避免(mian)這種情況發💋生，在(zai)往複運動式密封(feng)裝置的外✍️伸軸端(duan)處必須使用防塵(chén)✍️圈。

5、滑動表面對O型(xing)圈的影響

滑動表(biao)面的粗糙度是影(yǐng)響O型圈表面摩擦(cā)與磨損的直接因(yin)素。一般地說，表面(mian)光潔摩擦與磨損(sǔn)就小，所以滑動表(biao)面的粗糙度數值(zhí)往往很低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試(shì)驗表明，表⭐面粗糙(cāo)過低(Ra低于0.050μm)又會給(gěi)摩擦😘與磨損帶來(lái)🈚不利的影響。這是(shi)因為微小的表面(miàn)凹凸不平，可以保(bao)持必要的潤滑油(you)膜。因此要選擇适(shi)當的表面要求。

滑(hua)動表面的材質對(dui)O型圈的壽命也有(you)影響。滑動表👣面✂️材(cai)質的硬度越大、耐(nài)磨性越高、保持光(guāng)潔的能力就越♌強(qiáng)，O型圈的壽命也就(jiù)越長。這也是液壓(ya)缸活塞杆表面鍍(dù)鉻的重要原因。同(tóng)理🧑🏾‍🤝‍🧑🏼可以解釋具有(yǒu)同樣粗糙度的用(yong)銅、鋁合金制成的(de)滑動表面比鋼制(zhi)滑💛動表面對密封(feng)圈的摩擦與磨損(sun)更為嚴重，低硬度(du)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、大壓縮量的密封(feng)圈不如高硬度、小(xiǎo)壓縮量的密封圈(quān)耐用的情況。

6、摩擦(cā)力與O型圈的應用(yòng)

在動密封裝置中(zhong)，摩擦與磨損是O型(xing)圈損壞的重要💚影(ying)響因💋素💚。磨損程度(du)主要取決于摩擦(cā)力的大小。當液體(tǐ)壓力微小時，O型圈(quān)摩🔴擦力的大小取(qǔ)決于它的預壓縮(suō)量。當工📞作液體承(chéng)受壓👌力時，摩擦力(li)随之工作壓力的(de)增加而增大。在工(gong)作壓力小于20MPa的情(qing)況下，近似地呈線(xian)形關系。壓力大于(yu)20MPa時，随着壓力的增(zeng)加🌈，O型圈與金屬💃🏻表(biao)👌面接觸面積的增(zēng)加也逐漸緩慢，摩(mo)擦力的增加也相(xiang)應緩慢。在正常情(qíng)況下，O型圈的使用(yong)壽命随着液體壓(ya)💋力的升高将會近(jin)似的呈平方關系(xì)而減✔️小。

摩擦力的(de)增加，使得旋轉或(huo)往複運動的軸與(yǔ)O型密封圈之間💋産(chǎn)生大量的摩擦熱(re)。由于多數O型圈都(dōu)是用橡膠制成的(de)，導熱性極差。因此(cǐ)，摩擦熱就會引起(qǐ)橡膠的老化，導緻(zhì)O型圈實效，破壞其(qí)密封☔性🔞能。摩擦還(hái)會引起O型圈表面(miàn)損傷，使壓縮量減(jiǎn)🌂小。嚴重的🚶摩擦會(huì)很快引起O型圈的(de)表面損壞，失去㊙️密(mi)封性。作氣動💞往複(fú)運動用密封時，摩(mó)擦熱還會引起粘(zhan)着，造成摩擦力進(jin)一步增加。

運動用(yong)密封在低速運動(dòng)時，摩擦阻力還是(shì)引起爬行🌍的一個(ge)因素，影響元件和(he)系統的工作性能(neng)。所以對運動密封(feng)來🌈說，摩⛷️擦性是重(zhong)要性能之一。摩擦(cā)系數是摩擦特性(xing)的一個評價指☎️标(biāo)，合成橡膠摩擦系(xi)數較大，由🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于密封(fēng)在運動狀态時，通(tong)常處于工作油液(ye)或潤滑劑參與的(de)混合潤滑狀态，摩(mo)擦系數一般㊙️在0.1以(yǐ)下。摩擦力的大小(xiao)在很大程度上取(qǔ)決于被密封件的(de)表面硬度與表面(mian)粗糙度。

7、焦耳熱效(xiao)應

橡膠材料的焦(jiāo)耳熱效應，是指處(chu)于拉伸狀态的橡(xiang)膠遇熱産生收縮(suō)的現象。在安裝O型(xing)圈時，為了使它在(zai)密㊙️封溝槽内不産(chan)生竄動，在用作往(wǎng)複運動密封時，不(bu)産生扭曲現象，一(yī)般使它處于某❄️種(zhǒng)程度的拉伸狀态(tai)。但如果将這種安(ān)裝方法用于旋轉(zhuan)運動，就會産生不(bu)良的結果。本來已(yǐ)經緊箍在旋轉軸(zhou)上的O形密封圈，因(yīn)旋轉運動産生的(de)摩擦熱而收縮🔅，進(jin)而使這種緊🐉箍力(lì)增大，這樣，産生摩(mo)擦熱→收縮→緊箍力(li)增大→産生摩擦熱(re)→……，如⛷️此反複循環，就(jiu)大大地促進了橡(xiang)膠的老化和磨損(sǔn)。

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