O型圈設計、使(shǐ)用不當會加速(sù)它的損壞，喪失(shī)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(hui)造成O型圈的破(po)壞。在高壓、高溫(wēn)的工作條件下(xià)，O型圈破壞的主(zhu)要🏒原因是O型圈(quān)材料的永久變(bian)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(zài)運動時出現扭(niu)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(shǔ)于粘彈性材料(liao)，所以初期設定(ding)的壓緊量和回(huí)彈堵塞能力經(jīng)長時間的使♋用(yong)，會産生永久變(bian)形而逐漸喪失(shi)，最終發生洩漏(lòu)。永久變形和彈(dan)力消失是O型圈(quan)失去密封性🛀🏻能(néng)的主要原因，以(yi)下是造成永久(jiu)變形的主要原(yuan)因。

1).壓縮率和拉(lā)伸量與永久變(biàn)形的關系

制作(zuo)O型圈所用的各(gè)種配方的橡膠(jiāo)，在壓縮狀态下(xia)都🏃‍♂️會🏒産生壓縮(suo)應力松弛現象(xiang)，此時，壓縮應力(li)随着時間的增(zeng)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(sheng)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(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(zuì)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(lǜ)時，往往忽略了(le)O型圈在裝🈲配時(shi)受拉伸而引起(qǐ)的截面高度的(de)減小。O型圈截面(mian)面積的變化是(shì)🌍與其周長的變(biàn)化成反比的。同(tóng)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(xian)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(bian)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(li)松弛的一種表(biao)現。

O型圈截面變(biàn)形的程度，還取(qǔ)決于O型圈材質(zhi)的硬度🌍。在拉伸(shen)量相同的情況(kuang)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(gai)按照使用條件(jian)盡⭐量選用🛀🏻低硬(ying)度☎️的材質。在液(yè)體壓力和張力(lì)的作用🌂下，橡膠(jiao)材料的O型密封(fēng)圈也會逐漸發(fā)生塑性變形，其(qí)截面高度📱會相(xiang)應減小，以緻最(zui)後失🐕去密封能(néng)力。

2).溫度與O型圈(quān)馳張過程的關(guan)系

使用溫度是(shì)影響O型圈永久(jiǔ)變形的另一個(gè)重要因素。高溫(wen)會加速橡膠材(cai)料的老化。工作(zuo)溫度越高，O型❗圈(quān)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(quān)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(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(yu)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(wán)全🍉喪失初始應(ying)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(shǐ)壓縮量時，就必(bì)須保證在由🍓于(yú)馳張過程和溫(wen)度下降而造成(chéng)應力下降後仍(reng)有足夠的密封(fēng)能力。溫度在零(ling)下工作的O型圈(quān),應特别注意橡(xiàng)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(you)适宜的工作溫(wen)度，或🛀🏻選用耐高(gao)、低溫的O型圈材(cai)料，以延長使用(yong)壽📧命。

3).介質工作(zuo)壓力與永久變(bian)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(yì)提高。長時間的(de)高壓作🐆用會使(shi)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(cái)料。工作壓力越(yuè)高，所用材料的(de)硬度和耐高壓(ya)性💘能也應越高(gao)。

為了改善O型圈(quan)材料的耐壓性(xìng)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(yong)久變形，一☀️般需(xu)要改進材料的(de)配方，加入增塑(su)劑。但是🏃🏻‍♂️，具有增(zēng)塑劑的O密封形(xíng)圈，長時間在工(gōng)作介質中浸泡(pào)，增塑劑會逐漸(jian)被工作介質吸(xī)收，導緻O型密封(feng)圈體積收縮，甚(shen)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(zai)計算O型‼️密封圈(quan)壓縮量和進行(háng)模具設計時，應(ying)充分考慮到這(zhe)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(san)元乙丙橡膠100℃，氟(fú)橡膠140℃。因此🔞各國(guó)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(dù)💃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(yu)氧氣接📞觸，所以(yi)上述不良反應(yīng)大為減少。加之(zhī)又通常會引起(qǐ)膠料有一定的(de)膨脹，所以因溫(wen)度引起的壓縮(suō)永久變形率将(jiang)被抵消。因此，在(zài)油中的耐熱性(xìng)大為提高。以丁(ding)腈橡膠為例，它(ta)的工作溫度可(ke)達120℃或更高。

2、間隙(xi)咬傷

被密封的(de)零件存在着幾(jǐ)何精度(包括圓(yuán)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(děng)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(xiang)。液體或氣體的(de)壓力越高，O型圈(quan)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(yǎo)傷的措施是，對(duì)O型密封圈的硬(yìng)度和密封間📞隙(xì)♌加以🌈嚴格的控(kong)制。選用硬度合(he)适的密封材🌈料(liao)控制間隙。常用(yong)的O型圈的硬度(du)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(dang)圈，是防止O型圈(quān)被擠入間隙的(de)有效方法。

3、扭曲(qǔ)現象

扭曲是指(zhǐ)O型圈沿周向發(fā)生扭轉的現象(xiàng)，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(bing)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(xia)産生滾動或扭(niu)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(cā)接觸面積，而且(qie)O型圈本身的🔞抗(kàng)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(jìng)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(dong)表面的粗糙度(du)。

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(sāi)杆和缸筒的間(jian)隙不均勻、偏心(xīn)過大、O型圈🎯斷面(mian)❤️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(mou)些部分摩擦過(guo)大，發生扭曲。通(tōng)‼️常，斷面尺寸較(jiào)小的O型圈，容易(yi)💚産生摩擦不均(jun)勻造成🤩扭曲(運(yun)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(dù)偏差，密封高度(du)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(guo)大，另一部分過(guo)小或不受壓縮(suō)。當溝槽存在偏(pian)心即同軸偏差(cha)大于O型圈的壓(yā)縮量時，密🈚封會(huì)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(ya)縮不均。

此外還(hai)有由于O型圈截(jie)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(mian)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(dong)，另一部分則發(fā)生滾動，從而造(zào)成O型圈的扭曲(qu)。運動用O型圈很(hen)容易因扭曲而(ér)損壞，這是密封(feng)裝置發生損壞(huai)和洩漏的重要(yao)原因。因此提高(gāo)密封溝槽的加(jiā)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(bei)扭曲，則扭曲損(sǔn)傷就會很快發(fā)生。在工作中👣，扭(niu)曲現象會将💘O型(xing)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(chéng)重大事故。

為了(le)防止O型圈的扭(niu)曲損傷，在設計(ji)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(shēng)扭曲🌈現象兩個(ge)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(ying)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(jin)透🌂潤滑油的氈(zhan)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(ban)應大于靜密封(fēng)用O型圈;此外，O型(xing)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(mi)封圈保護擋圈(quān)。

5).降低缸筒和活(huo)塞杆的表面粗(cu)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(sheng)扭曲現象的密(mì)封圈代替O型圈(quan)。

4、磨粒磨損現象(xiang)

當密封的間隙(xi)具有相對運動(dong)時，工作環境中(zhong)的灰🏃‍♂️塵和🏃🏻‍♂️沙粒(lì)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(gang)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(wéi)👌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(xiang)

滑動表面的粗(cu)糙度是影響O型(xing)圈表面摩擦與(yǔ)磨損的直接因(yīn)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(cao)過低(Ra低于0.050μm)又會(huì)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(chí)必要的潤滑油(yóu)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(zhi)的硬度越大、耐(nai)磨性越高、保持(chi)光潔的能力就(jiù)越強，O型圈的壽(shòu)命也就越長。這(zhe)也是液壓缸活(huo)塞杆表面鍍鉻(ge)的重要原因。同(tong)理可以解釋具(jù)有同樣粗糙度(du)的用銅、鋁合金(jin)制成的滑動表(biǎo)面比鋼制滑動(dòng)表面對密封圈(quan)的摩擦與磨損(sǔn)更為嚴重，低硬(ying)度✌️、大壓縮量的(de)🏃密封圈不如高(gao)硬度、小壓縮量(liàng)的💞密封圈耐用(yòng)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(sun)是O型圈損壞的(de)重要🈚影響🔞因素(sù)。磨損程度主要(yao)取決于摩擦力(li)的大小。當液體(ti)壓力微小時，O型(xíng)圈摩擦力的大(da)小取決于它的(de)🌂預壓縮量。當工(gong)作液體🔞承受壓(ya)力時，摩❄️擦力随(sui)之工作壓力的(de)✊增加而增大。在(zai)工作壓力小于(yú)20MPa的情況下🌈，近似(sì)地呈線形關系(xi)。壓力大于20MPa時，随(suí)着💋壓力的增加(jia)，O型圈與金屬👉表(biǎo)面接觸面積的(de)增加也逐漸緩(huǎn)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(shou)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(cā)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(mó)📞擦還會引起O型(xing)圈表面損傷，使(shi)壓縮量減小。嚴(yán)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(mì)封時，摩💃擦熱還(hái)會引起粘着，造(zào)成摩擦力🐇進一(yī)步增加。

運動用(yòng)密封在低速運(yun)動時，摩擦阻力(lì)還是引起爬行(háng)的一個🥰因素，影(ying)響元件和系統(tǒng)的工作性能。所(suo)以對運動密封(fēng)來說，摩擦性是(shì)重要性能之一(yi)。摩擦系數是摩(mo)擦特性的一個(gè)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(shí)，通常處❄️于工作(zuò)油液或潤滑劑(jì)⁉️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(fēng)件的🙇‍♀️表面🥰硬度(du)與表面粗糙度(du)。

7、焦耳熱效應

橡(xiàng)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(wei)了使它在密封(feng)溝槽内不産生(shēng)竄❗動，在用作往(wang)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(zhuǎn)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(chan)生摩擦熱→收縮(suo)→緊箍力增大→産(chǎn)生摩擦熱→……，如此(cǐ)反複循環，就大(dà)大地促進了橡(xiàng)膠的老化和磨(mó)損。

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