O型圈設計、使(shǐ)用不當會加速(sù)它的損壞，喪失(shi)密封性能。實驗(yan)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(wēn)的工作條件下(xia)，O型⚽圈破壞🍓的主(zhu)要原因是O型圈(quan)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(yao)傷一級O型圈在(zai)運動時出現扭(niu)曲現象。

1、永久變(biàn)形

由于O型圈密(mì)封圈用的合成(chéng)橡膠材料是屬(shǔ)于粘彈🔴性⛹🏻‍♀️材料(liào)，所☀️以初期設定(ding)的壓緊量和回(hui)彈堵塞能力經(jīng)長時間的使🥵用(yong)，會産生永久變(biàn)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(neng)💞的🌈主要原因，以(yǐ)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(bian)形的關系

制作(zuò)O型圈所用的各(gè)種配方的橡膠(jiao)，在壓縮狀态下(xia)都會産生壓縮(suo)應力松弛現象(xiàng)，此時，壓縮應力(lì)随着時間的增(zēng)長而減小。使用(yong)⚽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(jiù)越大，以緻㊙️O型圈(quān)彈性不足，失去(qù)密封能力🏃🏻。因此(cǐ)，在允許的使用(yong)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(shì)降低壓縮🔞率最(zui)簡單的方法，不(bu)過這會帶來結(jié)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(shi)受拉伸而引起(qi)的截面高度的(de)減小。O型圈截面(miàn)面積的變化是(shì)♉與其🍉周長的變(biàn)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(jian)小。此外，在表面(mian)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(mì)封圈壓縮應力(lì)松弛的一種表(biao)現。

O型圈截面變(biàn)形的程度，還取(qu)決于O型圈材質(zhì)的硬度💃🏻。在📧拉伸(shēn)量💃相同的情況(kuang)下，硬度大的O型(xíng)圈，其截面高度(du)也👅減小較多，從(cóng)這一點看，應該(gāi)按照使用條件(jian)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(fa)生塑性變形㊙️，其(qí)截面高度會相(xiàng)應減小，以緻最(zuì)後失🧑🏾‍🤝‍🧑🏼去密封能(néng)力。

2).溫度與O型圈(quān)馳張過程的關(guān)系

使用溫度是(shì)影響O型圈永久(jiǔ)變形的另一個(ge)重要因素。高溫(wēn)會加速橡膠材(cái)料的老化。工作(zuo)溫度越高，O型圈(quān)的壓縮永久🛀🏻變(biàn)形❤️就越大。當永(yǒng)久變形大于40%時(shi)，O型圈就失去了(le)密🌂封能力🙇‍♀️而發(fā)生⛹🏻‍♀️洩漏。因壓縮(suō)變形而在O型圈(quan)的橡膠材料❌中(zhong)形成的初始應(yīng)力值，将随着O型(xíng)圈的馳張過程(chéng)和溫度下降的(de)作用✂️而逐漸降(jiang)低以緻消失。

溫(wen)度在零下工作(zuo)的O型圈，其初始(shǐ)壓縮可能由于(yú)溫🐅度的急劇降(jiàng)低而減小或完(wán)全消失。在-50~-60℃情況(kuang)下，不耐低溫📱的(de)橡膠材料會完(wan)全💯喪失初始應(yīng)力;即使耐低溫(wēn)的橡膠材料，此(cǐ)時的初始應📐力(lì)也不會大于20℃時(shí)初始應力的25%。這(zhe)是因為O型圈的(de)初始壓縮量♌取(qu)決于線脹系數(shu)。所以，選取初始(shi)壓縮量時，就必(bì)須保證在由于(yú)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(xiang)膠材料的恢複(fú)指📱數和變形指(zhǐ)數。

綜上所述，在(zai)設計上應盡量(liàng)保證O型圈具有(yǒu)适宜的工作🧑🏽‍🤝‍🧑🏻溫(wēn)🧡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(zuò)壓力與永久變(biàn)形

工作介質的(de)壓力是引起O型(xing)圈永久變形的(de)主要因素。現代(dài)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(jì)時應根據💛工作(zuò)壓🌏力選用适當(dāng)的耐壓橡膠材(cai)料。工作壓力越(yuè)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(zeng)加材料在低溫(wen)下的彈性)、降低(dī)材料的壓縮永(yong)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(gong)作介質中浸泡(pao)，增塑劑會逐漸(jiàn)被工作介質吸(xi)收，導緻O型密封(feng)圈體積收縮，甚(shèn)至可能使O型密(mi)封圈産生負壓(yā)🚶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(zài)💁計算O型密封圈(quan)📱壓縮量和進行(hang)模具設計✏️時🥰，應(yīng)充分考慮到這(zhe)些收縮量。應使(shǐ)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(yǒng)久變形率與溫(wēn)度有關。當變形(xíng)🌂率在💃40%或更大時(shi)，即會出現洩漏(lòu)，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(jiǔ)變形作了規定(dìng)。中國标準橡膠(jiao)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(xíng)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(dī)。

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(qi)膠料有一定的(de)膨脹，所以因溫(wēn)度引起的壓縮(suo)永久變形率将(jiāng)被抵消😘。因此，在(zai)油中的耐熱性(xing)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(yā)下内徑脹大等(deng)現象，都會引起(qǐ)密封間隙的擴(kuo)大和間隙擠出(chu)現象的加劇。O型(xíng)圈的硬度對間(jian)隙擠出現象也(ye)有明顯的影響(xiǎng)。液體或氣體的(de)壓力越高，O型圈(quān)材料硬度越小(xiao)，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(yìng)度和密封間隙(xi)加以🛀🏻嚴格的控(kong)制。選用硬度合(he)适的密封材料(liào)控制間隙。常用(yòng)的🏒O型圈的硬度(dù)範圍是HS60~90。低硬度(dù)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(qǔ)現象

扭曲是指(zhi)O型圈沿周向發(fa)生扭轉的現象(xiang)，扭曲現象一🌐般(bān)♍發生在動密封(feng)狀态。

O型圈如果(guo)裝配的妥善，并(bìng)且使用條件适(shi)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(yǔ)🤩溝槽的接觸面(mian)積大于在滑動(dòng)表面上的摩擦(ca)接觸面積，而且(qie)O型圈本身的抗(kàng)拒能力原來就(jiù)能阻止扭曲。摩(mo)擦力的分布也(yě)趨向🈲保持O型圈(quan)🐪在其溝槽中靜(jing)止不動，因✨為靜(jìng)摩擦大❤️于滑動(dòng)摩擦，而且溝槽(cáo)表面的粗糙度(du)一般不如滑動(dong)表面的粗糙度(du)。

引起扭曲損傷(shāng)的原因很多，其(qí)中最主要的是(shì)由于📱活塞、活塞(sāi)🌂杆和缸筒的間(jiān)隙不均勻、偏心(xin)過大、O型圈斷面(mian)直徑不均勻等(deng)😘造成，由于造成(chéng)O型圈在一周多(duo)受的摩擦力不(bú)均勻，O型圈的某(mou)些部分摩擦過(guo)大，發生扭曲。通(tōng)常，斷面尺寸較(jiao)小的O型圈，容易(yi)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(wài)，由于密封溝槽(cáo)存在着同軸度(du)偏差，密封高度(du)不相等✉️以及O型(xing)圈截面直徑不(bu)均勻等現象，可(kě)能使🐅得O型圈的(de)一部分壓縮過(guo)大，另一部分過(guo)小或不受壓縮(suo)。當溝槽存在偏(pian)心即同軸🐅偏差(cha)大于O型圈的壓(ya)♋縮量時，密封會(hui)完全失效。密封(feng)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(yā)縮不均。

此外還(hái)有由于O型圈截(jié)面直徑、材質硬(ying)度、潤滑油膜♋厚(hou)💃🏻度等的不🚶‍♀️均以(yi)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(qu)。運動用O型圈⭐很(hěn)容易因扭曲而(ér)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(jiā)工精密度以及(ji)減🌈小偏心是保(bao)證O型圈具有可(ke)靠的密封性和(he)壽命的重要因(yin)素。

安裝密封圈(quān)不應是它處于(yú)扭曲狀态。假如(rú)在安裝時就被(bei)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻扭曲，則扭曲損(sun)傷就會很快發(fa)生。在工作中，扭(niu)曲現象🈲會将O型(xíng)圈切斷，産生大(dà)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(cheng)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(zhuang)溝槽的同心度(du)大小，應從加工(gong)方便和不🤟産生(shēng)🤞扭曲現象兩個(gè)方面來考慮。

2).O型(xíng)圈斷面尺寸應(yīng)均勻，并且在每(mei)次安裝時都應(yīng)在🏃🏻‍♂️密封部位充(chong)分塗抹潤滑油(you)或潤滑脂。有時(shi)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(fēng)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(zuò)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(mì)封圈保護擋圈(quān)。

5).降低缸筒和活(huó)塞杆的表面粗(cū)糙度。

6).采用低摩(mó)擦系數的材料(liào)制作O型密封圈(quān)。

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

4、磨粒磨損現象(xiang)

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(huo)塞杆表面，并随(suí)着活塞杆的往(wǎng)複運動與油膜(mo)一起被帶入缸(gāng)内，成為侵入O型(xing)👣密封圈表面的(de)磨粒，加速O型圈(quān)的磨損😄，以緻其(qi)失去密封性。為(wéi)了避免這種情(qing)況發生，在往複(fú)🔞運動式密封裝(zhuang)置的外伸軸端(duan)處必須使用防(fáng)塵圈。

5、滑動表面(mian)對O型圈的影響(xiang)

滑動表面的粗(cu)糙度是影響O型(xing)圈表面摩擦與(yu)磨損的💔直接因(yin)素。一般地說，表(biǎo)面光潔摩擦與(yu)磨損就小，所以(yǐ)滑動表面的粗(cu)㊙️糙度數值往往(wǎng)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(huì)🥵給摩擦與磨損(sun)帶來不利的影(yǐng)響。這是因㊙️為微(wēi)小的表面凹凸(tu)不平，可以保持(chí)必要的潤滑油(you)膜。因此要選擇(zé)适當的表面要(yào)♋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(zhì)的硬度越大、耐(nài)磨性越高、保持(chi)光潔的能力就(jiù)越❗強，O型圈的☁️壽(shou)命‼️也就越長。這(zhè)也是液壓缸活(huó)塞杆表面鍍鉻(gè)的🈲重要原因。同(tóng)理可以解釋具(jù)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(dong)表面對密封圈(quan)的摩擦與磨損(sǔn)更為嚴重，低硬(yìng)度、大壓縮量的(de)密封圈不如高(gao)硬㊙️度、小壓縮量(liang)的密封圈耐用(yong)的情況。

6、摩擦力(li)與O型圈的應用(yong)

在動密封裝置(zhi)中，摩擦與磨損(sǔn)是O型圈損壞的(de)重要影響因素(sù)。磨損程度主要(yào)取決于摩擦力(li)的大小。當☁️液體(tǐ)壓力微小✊時，O型(xing)圈摩擦力的大(dà)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(yu)✌️20MPa的情況下，近似(sì)地呈線形關系(xì)。壓力大于20MPa時，随(suí)着壓力的增加(jia)，O型圈與金屬表(biao)面接觸面積的(de)增加也逐漸緩(huan)慢，摩擦力的增(zēng)加也相應緩慢(man)。在正常情況下(xià)，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(shi)得旋轉或往複(fú)運動的軸與O型(xíng)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(cā)熱就會引起橡(xiang)膠的老化，導緻(zhi)O型圈實效，破壞(huai)其密封性❄️能。摩(mó)擦還會引起O型(xíng)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(qu)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(zào)成摩擦力進一(yi)步增加。

運動用(yong)密封在低速運(yùn)動時，摩擦阻力(li)還是引起爬行(hang)的一👉個因素，影(ying)響元件和系統(tǒng)的工作性能。所(suǒ)以對運動密封(fēng)來❓說，摩擦性是(shi)重要性能之一(yī)。摩擦系🥵數是摩(mo)擦特性的一個(gè)評價指标，合成(cheng)橡膠摩擦系數(shu)較大，由于密封(feng)在運動狀态時(shi)，通常處🏃于工作(zuo)油液或潤滑劑(ji)參與的混合㊙️潤(run)滑狀态，摩🐇擦系(xi)數一般⁉️在0.1以下(xià)。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(du)與表面粗糙度(dù)。

7、焦耳熱效應

橡(xiang)膠材料的焦耳(er)熱效應，是指處(chu)于拉伸狀态的(de)橡膠遇🌈熱産🤞生(shēng)收縮的現象。在(zài)安裝O型圈時，為(wéi)了使它🔴在密封(fēng)溝槽内㊙️不産♉生(sheng)竄動，在用作往(wǎng)複運動密封時(shí)，不産生扭曲現(xiàn)象，一般使它處(chu)于某🚩種程度的(de)拉伸狀态。但如(ru)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(ben)來已經緊箍在(zài)旋轉軸上的O形(xing)密封圈，因旋轉(zhuan)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(chǎn)生摩擦熱→收縮(suō)→緊箍力增大→産(chǎn)生摩擦熱→……，如此(cǐ)反複循環，就大(da)大地促進了橡(xiàng)膠的老化和磨(mo)損。

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