O型圈設計、使用(yòng)不當會加速它(ta)的損壞，喪失密(mì)封性能。實驗表(biǎo)明🈚，如密封裝置(zhi)各部分設計合(hé)理，單純地提高(gāo)🔴壓力，并不會造(zao)成O型圈的破壞(huài)。在高壓、高溫的(de)工作條件下，O型(xing)圈破壞的主要(yào)☎️原因是👅O型圈材(cái)料的✨永久變形(xíng)❄️和O型圈被擠入(ru)密封間隙而引(yǐn)💁起的間隙咬傷(shāng)一級O型圈在運(yùn)動時出現扭曲(qǔ)現🌈象。

1、永久變形(xing)

由于O型圈密封(fēng)圈用的合成橡(xiang)膠材料是屬于(yu)粘彈性材😍料，所(suǒ)以初期設定的(de)壓緊量和回彈(dan)堵塞能力經長(zhǎng)時間的使用，會(huì)産生永久變形(xing)而逐漸喪失，最(zuì)終發生洩漏。永(yǒng)久變形和彈力(li)消失是O型圈失(shī)去密封🌈性能的(de)主要原因，以下(xia)是造成永久變(bian)形的主要原因(yin)。

1).壓縮率和拉伸(shen)量與永久變形(xíng)的關系

制作O型(xing)圈所用的各種(zhong)配方的橡膠，在(zai)壓縮狀态下都(dōu)會📐産生壓縮應(yīng)力松弛現象，此(ci)時，壓縮應力随(sui)着📱時間的增長(zhang)而減小。使用時(shi)間越長、壓縮率(lǜ)和拉伸量越大(dà)，則由橡膠應力(li)松弛而産生的(de)應力下降就越(yuè)大，以緻O型圈彈(dan)性不足，失去密(mi)封能力。因此，在(zai)允許的使用條(tiao)🈲件下，設法降💋低(dī)壓縮率是可取(qǔ)的。增加☂️O型圈的(de)截面尺寸是降(jiang)低壓縮🤞率最簡(jiǎn)單的方法，不過(guò)這會帶來結構(gòu)😘尺寸的增加。

應(yīng)該注意，人們在(zai)計算壓縮率時(shi)，往往忽略了O型(xíng)圈在裝配時受(shou)拉伸而引起的(de)截面高度的減(jian)小。O型圈截面面(miàn)積的變化是與(yu)其周長的變化(hua)成反比的。同👌時(shí)，由于拉力的作(zuo)用，O型㊙️圈的截面(mian)形狀👨‍❤️‍👨也會發生(shēng)變化，就表現為(wei)其高度的減小(xiǎo)。此外，在表面張(zhāng)力作用下，O型圈(quān)的外表面變得(dé)更平了，即截面(miàn)高度略有減小(xiǎo)。這也是O型密封(feng)圈壓縮應力松(sōng)弛的一種表現(xian)。

O型圈截面變形(xing)的程度，還取決(jue)于O型圈材質的(de)硬度。在拉伸量(liàng)相同的情況下(xia)，硬度大的O型圈(quān)，其截面高度也(ye)🏃‍♂️減小✂️較多，從這(zhe)一點看，應該按(àn)照使用條件盡(jìn)量選用低硬度(dù)的材質。在液體(ti)壓力和張力的(de)作用下，橡膠材(cai)🏃料的O型密封圈(quān)也會逐漸發生(shēng)塑性變形👉，其截(jie)面高度會相應(yīng)減小，以緻最後(hòu)失🌏去密封能力(lì)。

2).溫度與O型圈馳(chi)張過程的關系(xì)

使用溫度是影(ying)響O型圈永久變(bian)形的另一個重(zhòng)要因🙇‍♀️素。高溫會(huì)加速橡膠材料(liào)的老化。工作溫(wēn)度越高，O型圈的(de)壓縮永久變形(xíng)就越大。當永久(jiu)變形大于40%時，O型(xing)圈就失去了密(mi)🧡封能力而發生(sheng)洩漏。因📐壓縮變(biàn)形而在O型圈的(de)橡膠材料中形(xíng)成的初始應力(li)值，将随着🐕O型圈(quan)的馳張過程和(hé)溫度下降的作(zuo)用而逐漸降低(dī)🔞以緻消失。

溫度(du)在零下工作的(de)O型圈，其初始壓(yā)縮可能由于溫(wen)度的急劇降🔴低(dī)而減小或完全(quán)消失。在-50~-60℃情況下(xià)，不耐低溫的橡(xiang)膠材料會完全(quan)喪失初始應力(lì);即使耐低溫的(de)橡☀️膠材料，此時(shí)的初始應力也(ye)不🈲會大于20℃時初(chū)始應力的25%。這是(shì)因為O型圈的初(chu)始壓縮量取決(jue)于線🌐脹系數。所(suo)以🈲，選取初始壓(ya)縮量時，就必須(xū)保證在由🐅于馳(chi)張過程♻️和溫度(du)下降而造成應(ying)力下降後仍有(yǒu)足夠的密🔴封能(néng)力。溫度在零下(xià)工作的O型圈,應(yīng)特别注意橡膠(jiāo)材料的🈲恢🔞複指(zhǐ)數和變形指數(shù)。

綜上所述，在設(she)計上應盡量保(bao)證O型圈具有适(shi)宜的工作溫度(dù)，或選用耐高、低(dī)溫的O型圈材料(liào)，以延長使用壽(shou)命。

3).介質工作壓(ya)力與永久變形(xing)

工作介質的壓(yā)力是引起O型圈(quān)永久變形的主(zhǔ)要因素。現代液(ye)壓設備的工作(zuo)壓力正日益提(tí)高。長時間的高(gāo)壓作用會📱使O型(xing)圈發生永久變(bian)形。因此，設計時(shi)應根據工作壓(yā)力選用适當的(de)耐壓橡膠材料(liào)。工作🐆壓力越高(gāo)🌈，所用材料的硬(ying)度和耐高壓性(xing)能也應越🧡高。

為(wei)了改善O型圈材(cái)料的耐壓性能(neng)，增加材料的彈(dan)性(特别是增加(jiā)材料在低溫下(xia)的彈性)、降低材(cai)料的壓縮永久(jiu)變形，一般需👈要(yào)改進材料的配(pèi)方，加入增塑♋劑(ji)。但是，具有增塑(sù)劑的O密封形圈(quan)，長時間在工作(zuo)介質中浸泡，增(zeng)塑劑會⛹🏻‍♀️逐漸被(bei)工作介質吸收(shōu)，導緻O型🧑🏽‍🤝‍🧑🏻密封圈(quan)體積收縮，甚至(zhi)可🈲能使O型密封(feng)圈産生負壓🏃‍♂️縮(suo)(即在O型密封圈(quān)和被密封件✊的(de)表面之間出現(xiàn)間隙)。因此，在計(ji)算O型密封圈壓(yā)縮量和進行模(mo)具設計時，應充(chōng)分考慮到這⛱️些(xiē)收縮量。應使壓(ya)制出的O型密封(fēng)圈在工作介質(zhi)中浸泡5~10晝夜後(hòu)仍能保持必要(yao)的尺寸。

O型圈材(cai)料的壓縮永久(jiu)變形率與溫度(du)有關。當變形🔴率(lü)🌐在40%或更大時，即(ji)會出現洩漏，所(suo)以幾種膠料的(de)耐熱性界限為(wei):丁腈橡膠70℃，三元(yuan)乙丙橡膠100℃，氟橡(xiàng)膠140℃。因此各國對(dui)O型圈的💃永久變(bian)形作了👄規定。中(zhōng)國标準橡膠材(cai)料的O型圈在不(bú)同溫度下的尺(chi)寸變化見表。同(tóng)一材料的O型圈(quan)，在同一溫度下(xia)，截面直徑♍大的(de)O型圈壓縮永久(jiu)變形🌈率較低。

在(zai)油中的情況就(jiu)不同了。由于此(cǐ)時O型圈不與氧(yǎng)氣接🛀🏻觸，所以上(shang)述不良反應大(dà)為減少。加之又(yòu)通常會引起🍉膠(jiao)料有一定的膨(péng)脹🚩，所以因溫度(du)引起的壓縮永(yǒng)久變形率将🙇‍♀️被(bèi)抵消。因此，在油(you)中的耐熱性大(da)為🌈提高。以丁腈(jīng)橡膠為例，它的(de)工作溫度可達(dá)120℃或更高。

2、間隙咬(yǎo)傷

被密封的零(líng)件存在着幾何(he)精度(包括圓度(du)、橢圓度、圓柱度(du)、同軸🏃‍♂️度等)不良(liáng)、零件之間不同(tong)心以及高壓下(xia)内徑脹大等現(xiàn)象，都會👨‍❤️‍👨引起密(mi)封間隙的擴大(da)和間隙擠出現(xiàn)象⛹🏻‍♀️的加劇。O型圈(quān)的硬度對間隙(xi)擠出現象也有(yǒu)明顯的影響。液(ye)體或氣體的壓(ya)力越高，O型圈材(cai)料硬度越小，則(zé)O型圈的‼️間隙擠(jǐ)出現象越嚴重(zhong)。

防止間隙咬傷(shang)的措施是，對O型(xing)密封圈的硬度(dù)和密封間隙🌐加(jia)🛀以嚴格的控制(zhi)。選用硬度合适(shi)的密封材料控(kong)💋制間隙。常用的(de)O型圈的硬度範(fàn)圍是HS60~90。低硬度者(zhě)用于低壓，高硬(ying)度者用于高壓(ya)。配用适當的密(mì)封圈保護擋圈(quān)🔴，是防止O型🙇🏻圈被(bei)擠入間隙的有(you)效方法。

3、扭曲現(xiàn)象

扭曲是指O型(xing)圈沿周向發生(sheng)扭轉的現象，扭(niu)曲現象一般發(fā)生🍉在🔞動密封狀(zhuang)态。

O型圈如果裝(zhuāng)配的妥善，并且(qiě)使用條件适當(dang)，一般不大容🌐易(yì)在✍️往複在往複(fu)運動狀态下産(chǎn)生滾動或扭曲(qu)，因為O型♈圈與溝(gōu)槽的接觸面積(jī)大于在滑動表(biǎo)面上的摩擦接(jiē)觸面積，而🆚且O型(xing)圈本身的抗拒(ju)能力原來就能(neng)阻止扭曲。摩📧擦(cā)力的分布也趨(qu)向🚶‍♀️保持O型圈在(zai)其溝槽中靜止(zhǐ)不動，因為靜摩(mo)擦大👉于滑動摩(mó)擦，而且溝槽表(biao)面的粗糙度一(yī)般⭐不如滑動表(biǎo)面的粗糙度。

引(yin)起扭曲損傷的(de)原因很多，其中(zhong)最主要的是由(you)于活塞💃、活🔱塞杆(gǎn)和缸筒的間隙(xì)不均勻、偏心過(guò)大、O型圈🈲斷面直(zhi)徑🏃🏻不均勻等造(zào)成，由于造成O型(xíng)圈在一周多受(shòu)的摩擦力不均(jun)勻，O型圈的某⚽些(xie)部分💯摩擦過大(dà)，發生扭曲。通❌常(cháng)，斷面尺寸較小(xiao)的O型圈，容易産(chǎn)生摩擦🥰不均勻(yun)造成扭曲(運動(dòng)用O型圈比固定(ding)用O型圈的斷面(mian)直徑大就🏃🏻‍♂️是這(zhe)個道理)。

另外，由(you)于密封溝槽存(cún)在着同軸度偏(piān)差，密封高度不(bú)🌈相☁️等以及⭕O型圈(quan)截面直徑不均(jun)勻等現象，可能(neng)使得O型圈的一(yi)部分壓縮過大(da)，另一部分過小(xiǎo)或不受壓縮。當(dāng)💃溝槽存在偏心(xīn)🏃🏻即同軸偏差大(da)🌏于O型圈的壓縮(suō)量時，密封會完(wan)全失效。密封溝(gou)槽同軸度偏差(chà)大的另一個害(hài)處是使O型密封(feng)圈沿圓周壓縮(suō)不均。

此外還有(yǒu)由于O型圈截面(miàn)直徑、材質硬度(dù)、潤滑油膜♋厚度(du)等🈲的不均以及(ji)密封軸表面粗(cū)糙度等因素的(de)影響，導緻O型圈(quān)的一部分沿工(gong)作表面滑動，另(lìng)一部分則發生(sheng)滾動😄，從而造🈲成(cheng)O型圈的扭曲✔️。運(yùn)動用O型圈很容(rong)易因扭曲而損(sun)壞，這是密封裝(zhuāng)置發生損壞和(he)洩漏的重🈲要🛀🏻原(yuan)👉因。因此提高密(mì)封溝槽的加工(gōng)精密度以及減(jiǎn)小偏心是🏃‍♂️保證(zheng)O型圈具有可靠(kào)的密封性和壽(shòu)命的重要因素(su)。

安裝密封圈不(bu)應是它處于扭(niǔ)曲狀态。假如在(zài)安裝🥵時就被扭(niǔ)曲，則扭曲損傷(shang)就會很快發生(shēng)。在工作中，扭曲(qu)現象會将O型圈(quan)切斷，産生大量(liàng)漏油，而且切斷(duàn)的O型圈會混到(dao)液壓系統的其(qi)他部位，造成重(zhong)大事故。

為了防(fáng)止O型圈的扭曲(qu)損傷，在設計時(shi)應注意以下幾(jǐ)點：

1).O型圈安裝溝(gōu)槽的同心度大(da)小，應從加工方(fang)便和不産生扭(niǔ)曲♈現象兩個方(fang)面來考慮。

2).O型圈(quān)斷面尺寸應均(jun)勻，并且在每次(ci)安裝時都應在(zài)密💔封🔴部位充分(fèn)塗抹潤滑油或(huò)潤滑脂。有時也(ye)可以采用浸透(tòu)潤滑油的氈圈(quān)式加油裝置。

3).加(jia)大O型圈的截面(mian)直徑，動密封用(yong)O型密封圈的截(jié)面✍️直徑☀️一般應(yīng)☁️大于靜密封用(yòng)O型圈;此外，O型圈(quan)應避免用作大(dà)直徑活塞的密(mi)封。

4).在低壓下也(ye)産生扭曲損傷(shang)時，可使用密封(fēng)圈保護擋圈。

5).降(jiang)低缸筒和活塞(sai)杆的表面粗糙(cao)度。

6).采用低摩擦(ca)系數的材料制(zhi)作O型密封圈。

7).可(kě)用不易産生扭(niu)曲現象的密封(feng)圈代替O型圈。

4、磨(mó)粒磨損現象

當(dāng)密封的間隙具(jù)有相對運動時(shí)，工作環境中的(de)灰塵和沙💋粒等(děng)被粘附在活塞(sāi)杆表面，并随着(zhe)活塞杆的往複(fu)運🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動與油膜一(yī)起被帶入缸内(nèi)，成為侵入O型密(mi)封圈表面的🆚磨(mó)粒，加速O型圈的(de)磨損，以緻其失(shi)去🔴密封性。為了(le)避免這種情況(kuang)發生，在往複運(yùn)動式密🔞封裝置(zhi)的外伸軸端處(chu)必須使用防塵(chen)圈。

5、滑動表面對(dui)O型圈的影響

滑(hua)動表面的粗糙(cao)度是影響O型圈(quān)表面摩擦與磨(mo)損的直接因✍️素(sù)。一般地說，表面(mian)光潔摩擦與磨(mo)損就小，所以滑(hua)動表面的粗糙(cāo)度✔️數值往往很(hen)低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗表(biǎo)明，表面粗糙過(guo)低(Ra低于0.050μm)又會給(gei)摩擦與磨損帶(dai)來不利的影🐇響(xiang)。這是因🌈為微小(xiǎo)的✉️表面凹凸不(bú)平，可以📞保持必(bì)要的潤滑油膜(mo)。因此要選擇适(shi)當的表面要求(qiu)。

滑動表面的材(cai)質對O型圈的壽(shou)命也有影響。滑(huá)動表面材質的(de)硬度越大、耐磨(mó)性越高、保持光(guang)潔的能力就越(yue)強，O型圈的壽命(mìng)也就越長。這也(yě)是液壓缸活塞(sāi)🎯杆表面鍍鉻的(de)重要原❄️因。同理(lǐ)可以解釋具有(you)同樣粗糙度的(de)🈲用銅、鋁合金制(zhì)成的滑動表面(miàn)比鋼制滑動表(biao)面對密封圈的(de)摩擦💋與磨損更(geng)為嚴重，低硬度(dù)、大壓縮量的密(mi)❤️封圈不如高硬(yìng)度、小壓縮量的(de)密封🧑🏾‍🤝‍🧑🏼圈耐用的(de)情況。

6、摩擦力與(yǔ)O型圈的應用

在(zài)動密封裝置中(zhong)，摩擦與磨損是(shì)O型圈損壞的重(zhong)要影響因💯素。磨(mo)損程度主要取(qu)決于摩擦力的(de)大小。當⁉️液體壓(yā)力微小時，O型圈(quan)摩擦力的大小(xiao)取決于它的預(yù)壓縮量。當工作(zuo)液體承受壓力(lì)時，摩擦力随之(zhī)工作壓力的增(zeng)加而增🐕大。在工(gōng)作📧壓力小于20MPa的(de)情況下，近似地(dì)呈線形關系。壓(yā)力大于20MPa時，随着(zhe)💞壓力的增加，O型(xing)圈與金屬㊙️表面(mian)接觸面積的增(zēng)加也逐漸緩🚶‍♀️慢(màn)，摩擦力的增加(jia)也相應緩慢。在(zài)正常情況下，O型(xíng)圈的使用壽命(mìng)随着液體壓🌈力(lì)的升高将會近(jin)🍓似👌的呈平方關(guan)系而減🌍小。

摩擦(cā)力的增加，使得(dé)旋轉或往複運(yun)動的軸與O型密(mì)封㊙️圈之間産生(sheng)大量的摩擦熱(re)。由于多數O型圈(quan)都是🔞用橡膠制(zhì)成的✍️，導熱性極(jí)差。因此，摩擦熱(rè)就會引起橡膠(jiāo)的老化，導緻O型(xíng)圈實效，破壞其(qí)密封性能。摩擦(cā)還會引起O型圈(quan)表面損傷，使壓(yā)縮量減小。嚴重(zhòng)的摩擦會很😘快(kuài)引起O型圈的表(biǎo)面損壞，失去密(mì)封性。作氣動往(wǎng)複運❌動用密♋封(feng)時，摩擦熱還會(huì)引起粘着，造成(chéng)摩擦力🍉進一步(bù)增加。

運動用密(mì)封在低速運動(dòng)時，摩擦阻力還(hai)是引起爬行🍓的(de)一🙇‍♀️個因素，影響(xiang)元件和系統的(de)工作性能。所以(yi)對運動密封來(lái)說，摩擦性是重(zhong)要性能之一。摩(mo)擦系數是摩🔴擦(cā)特性的一個評(píng)價指标，合成👣橡(xiàng)膠摩擦系數較(jiao)大，由📧于密封在(zài)運動狀态時，通(tong)常處于工作油(yóu)液或潤滑劑參(can)與的混合潤滑(hua)狀态，摩擦系數(shu)一般在0.1以下。摩(mó)擦力的大小在(zai)很大程度上取(qu)決于被密封件(jiàn)的表💋面硬度與(yu)表面粗糙度。

7、焦(jiao)耳熱效應

橡膠(jiāo)材料的焦耳熱(rè)效應，是指處于(yu)拉伸狀态的橡(xiang)膠遇熱産生收(shōu)縮的現象。在安(ān)裝O型圈時，為了(le)使它在密封溝(gōu)槽内‼️不産生竄(cuan)動，在用作往複(fú)運動密封時，不(bu)産生扭曲🌂現象(xiang)，一般使它處于(yú)某📞種程度的拉(la)🏃伸狀态。但如果(guo)将這種安裝方(fāng)法用于旋轉運(yun)動，就會産生不(bú)良的結果。本來(lái)已經緊箍在旋(xuán)轉軸上的O形密(mi)封圈，因旋轉運(yùn)動産生的摩擦(cā)熱而收縮🌈，進而(ér)使這種緊箍力(lì)增大，這樣，産生(sheng)摩擦熱→收縮→緊(jǐn)箍力增大→産生(sheng)摩擦熱→……，如此反(fan)複循環，就大大(dà)地促進了橡膠(jiao)的老⛹🏻‍♀️化和磨損(sǔn)。

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