O型圈設計、使用(yong)不當會加速它(tā)的損壞，喪失密(mi)封性能。實🌈驗表(biao)明，如密封裝置(zhi)各部分設計合(he)理，單純地提高(gāo)壓力，并不會造(zào)🤩成O型圈的破壞(huai)。在高壓、高溫的(de)工作條件下，O型(xing)圈破壞的主要(yao)原因是O型圈材(cai)料的永久變形(xing)㊙️和O型圈被💞擠入(rù)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(qu)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(dàn)堵塞能力💯經長(zhang)時間⭐的使用，會(hui)産生永久變形(xing)而逐漸喪失，最(zuì)終發生洩漏。永(yong)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(biàn)形的主要原因(yīn)。

1).壓縮率和拉伸(shen)量與永久變形(xíng)的關系

制作O型(xíng)圈所用的各種(zhǒng)配方的橡膠，在(zài)壓縮狀态下🐅都(dou)會産生壓縮應(ying)力松弛現象，此(cǐ)時，壓縮應力随(suí)着時間的增長(zhang)而減小。使用時(shí)間越長、壓縮率(lü)和拉伸量越大(dà)，則由橡膠應力(lì)松弛而🔴産生的(de)應力下降就越(yue)大，以緻♊O型圈彈(dan)性👨‍❤️‍👨不足，失去密(mi)封能力✌️。因此，在(zài)允許的使用條(tiao)件下，設法降低(di)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(jian)單的方㊙️法，不過(guo)這會帶來結構(gou)尺寸的增加。

應(ying)該注意，人們在(zài)計算壓縮率時(shí)，往往忽略了O型(xing)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(mian)積🛀的變化是與(yu)其周長的變化(hua)成反比的。同😄時(shi)，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(xiao)。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(mian)♌高度略有減小(xiao)。這也是O型⛱️密封(feng)圈壓縮應力松(song)弛的一種表現(xian)。

O型圈截面變形(xing)的程度，還取決(jué)于O型圈材質的(de)硬度。在拉伸⛹🏻‍♀️量(liang)相同的情況下(xià)，硬度大的O型圈(quan)，其截面高度也(ye)減小較多，從這(zhe)一點看，應該按(an)照使用條件盡(jin)量選用💋低硬度(du)🏃‍♀️的材質。在液體(ti)壓力和張力的(de)作用下，橡膠材(cái)料的O型密🚶‍♀️封圈(quān)也會💘逐漸發生(shēng)💃塑性變形，其截(jié)面高度會相應(yīng)減小，以緻最後(hòu)失去密封能力(li)。

2).溫度與O型圈馳(chi)張過程的關系(xi)

使用溫度是影(ying)響O型圈永久變(biàn)形的另一個重(zhòng)要因素。高溫😄會(hui)🔞加速橡膠材料(liào)的老化。工作溫(wen)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(xíng)圈就失去了密(mi)封能力而發生(sheng)洩漏。因壓縮變(bian)形而在O型圈的(de)橡膠材料中形(xing)成的初始應力(lì)值，将随着O型圈(quan)的馳張過程和(hé)溫度下降的作(zuò)用而逐漸降低(di)以緻消失。

溫度(du)在零下工作的(de)O型圈，其初始壓(ya)縮可能由于溫(wen)度的急劇降低(di)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(yě)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(suǒ)以🍉，選取初始壓(yā)縮量時，就必🐉須(xu)保證在由于馳(chi)張過程和溫度(du)下降而造成應(yīng)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(ying)特别注意橡膠(jiāo)材料的恢複♋指(zhi)數和變形指數(shù)。

綜上所述，在設(she)計上應盡量保(bǎo)證O型圈具有适(shi)宜的工作溫度(du)，或選用耐高、低(di)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(ya)力是引起O型圈(quan)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(shí)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(gao)，所用材料的硬(yìng)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(néng)，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(jiǔ)變形，一般需要(yao)改進材料的配(pei)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(bèi)工作介質吸♌收(shōu)，導緻O型❄️密封圈(quān)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(xian)間♌隙)。因此，在計(ji)算O型密封圈壓(ya)縮量和進行模(mo)具設計時，應充(chōng)分考慮到這些(xie)收縮量。應使壓(yā)㊙️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(yào)的尺寸。

O型圈材(cái)料的壓縮永久(jiǔ)變形率與溫度(dù)有關。當變形率(lǜ)在40%或更大時，即(jí)會出現洩漏，所(suǒ)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(duì)O型圈的🤞永久變(biàn)形作了規定。中(zhong)國标準橡膠材(cái)料的O型圈在不(bu)同溫度下的尺(chǐ)寸變化見表。同(tóng)一材料的O型圈(quān)，在同一溫度🚶‍♀️下(xia)，截面直徑大的(de)O型圈壓縮永久(jiǔ)變形率較低。

在(zai)油中的情況就(jiù)不同了。由于此(ci)時O型圈不與氧(yang)氣接🌈觸，所以上(shang)述不良反應大(da)為減少。加之又(yòu)通常會引起膠(jiao)料✂️有一定的膨(peng)脹，所以因溫度(dù)引起的壓縮永(yong)久變形率将💛被(bei)抵消。因此，在油(yóu)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(yao)傷

被密封的零(ling)件存在着幾何(he)精度(包括圓度(du)、橢圓度、圓柱度(dù)、同軸度等)不良(liang)、零件之間不同(tóng)心以及高壓下(xià)内徑脹大等現(xian)象，都會引起密(mì)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(xì)擠出現象也有(you)明顯的影響。液(ye)體或氣體的壓(ya)力越高，O型圈材(cái)料硬度越小，則(ze)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(xíng)密封圈的硬度(du)和密封😘間隙♻️加(jia)以嚴格的控制(zhi)。選用硬度合适(shì)的密封材🛀🏻料控(kòng)🔱制間隙。常用的(de)O型圈的硬度範(fan)圍是HS60~90。低硬度者(zhě)用于低壓，高硬(ying)度者用于高壓(yā)💛。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(yǒu)㊙️效方法。

3、扭曲現(xian)象

扭曲是指O型(xing)圈沿周向發生(sheng)扭轉的現象，扭(niǔ)曲現象一般發(fa)生在動密封狀(zhuàng)态。

O型圈如果裝(zhuang)配的妥善，并且(qie)使用條件适當(dāng)，一般不大容易(yì)🚩在往複在往複(fu)運動狀态下産(chan)生滾動或扭曲(qǔ)，因為O型圈與溝(gōu)槽的接觸面積(ji)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(jù)能力原來就能(néng)阻止扭曲。摩擦(ca)力的分布也趨(qu)向保持O型圈😍在(zai)其溝槽中靜止(zhi)不動，因為靜摩(mo)擦大于滑動摩(mo)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(yǐn)起扭曲損傷的(de)原因很多，其中(zhong)最主要的是由(yóu)于活塞、活🔴塞杆(gan)和缸筒的間隙(xì)不均勻、偏心過(guo)大、O型圈斷面直(zhi)徑不均勻等🐕造(zao)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(xiē)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(dong)用❓O型圈比固定(ding)用O型圈的斷面(mian)直徑大就是㊙️這(zhè)個道理)。

另外，由(yóu)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(jun1)勻等現象，可能(néng)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(wán)全失效。密封溝(gou)槽同軸度偏差(cha)大的另一個害(hai)☔處是使O型密封(fēng)圈沿圓周壓縮(suō)不均。

此外還有(yǒu)由于O型圈截面(mian)直徑、材質硬度(dù)、潤滑油膜厚度(dù)等的不均以及(jí)密封軸表面粗(cū)糙度等因素的(de)影響，導緻🧡O型圈(quan)的一部分沿工(gong)作表面滑動，另(ling)一部分則發生(shēng)滾動，從而造成(cheng)O型圈的扭曲。運(yun)動用O型圈💔很容(róng)易因扭曲而損(sun)壞，這是密封裝(zhuāng)置發生損壞和(hé)洩漏的重要🈚原(yuán)因。因此提高密(mi)封溝槽的加工(gong)精密度以及減(jian)小偏心是保證(zhèng)O型圈具有可靠(kào)的密封性和壽(shòu)命的重🌐要因素(sù)。

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(shāng)就會很快發生(sheng)。在工作中，扭曲(qu)現象會将O型圈(quan)切斷，産生大量(liang)漏油，而且切斷(duàn)的O型圈會混到(dào)液壓系統的其(qi)他部位，造成重(zhong)大事故。

為了防(fang)止O型圈的扭曲(qǔ)損傷，在設計時(shí)應注意以下幾(jǐ)點：

1).O型圈安裝溝(gōu)槽的同心度大(dà)小，應從加工方(fāng)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(jun1)勻，并且在每次(ci)安裝時都應在(zai)密封部位充♌分(fèn)塗抹潤滑油或(huo)潤滑脂。有時也(yě)可以采用浸透(tou)潤滑油的氈圈(quan)式加油裝置。

3).加(jia)大O型圈的截面(mian)直徑，動密封用(yòng)O型密封圈的截(jie)面直徑一般應(ying)大于靜密封用(yong)O型圈;此外，O型圈(quān)應避免✊用作大(da)直徑活🚶塞的密(mì)封。

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

5).降(jiang)低缸筒和活塞(sai)杆的表面粗糙(cāo)度。

6).采用低摩擦(cā)系數的材料制(zhì)作O型密封圈。

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

4、磨(mo)粒磨損現象

當(dang)密封的間隙具(jù)有相對運動時(shi)，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(fú)運動與⛹🏻‍♀️油膜🎯一(yi)起被帶入缸内(nei)，成為侵入O型密(mì)封圈表面的磨(mo)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(kuàng)發生，在往複運(yun)動式密🏃‍♀️封裝置(zhì)的外♈伸軸端處(chu)必須使用防塵(chen)圈。

5、滑動表面對(duì)O型圈的影響

滑(huá)動表面的粗糙(cāo)度是影響O型圈(quān)表面摩擦與磨(mó)損的直接因素(sù)。一般地說，表面(miàn)光潔摩擦與磨(mó)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(biao)明，表面粗糙過(guo)低(Ra低于0.050μm)又會給(gěi)摩擦與磨損帶(dài)來不利的影響(xiǎng)。這是因為微小(xiǎo)的表面凹凸不(bu)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(hua)動表面材質的(de)硬度越大、耐磨(mo)性越高、保持光(guāng)潔的能力就越(yuè)♈強，O型圈的⭕壽命(mìng)也就越長。這也(ye)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(mian)✉️比鋼制滑動表(biǎo)面對密封圈的(de)摩擦與磨損更(geng)為嚴重，低硬度(du)、大壓縮量的密(mi)封圈不如高硬(ying)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(zhōng)，摩擦與磨損是(shi)O型圈損壞的重(zhòng)要影♻️響🔞因素。磨(mó)損程度主要取(qu)決于摩擦力的(de)大小。當液體壓(ya)力微小時，O型♻️圈(quān)摩擦力的大小(xiǎo)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(gong)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(xíng)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(zai)正常情況下，O型(xing)圈的使用👣壽命(ming)随着液體壓🈲力(lì)的升高将會近(jìn)似的呈平方❤️關(guan)系而減小。

摩擦(ca)力的增加，使得(de)旋轉或往複運(yun)動的軸與O型密(mì)封🔅圈之間産🐇生(shēng)大量的摩擦熱(rè)。由于多數O型圈(quān)都是用橡膠制(zhì)成的，導熱性極(jí)㊙️差。因此，摩擦熱(re)就會引起橡膠(jiao)的老化，導緻O型(xíng)圈實效，破壞其(qi)密封性能。摩擦(cā)還會引起O型圈(quān)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(mi)封性。作氣動往(wang)複運動用密封(fēng)時，摩擦熱還會(hui)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(dong)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(yǐ)對運動密封來(lai)說，摩擦性是重(zhong)要性能之一。摩(mo)擦系數是摩🧑🏽‍🤝‍🧑🏻擦(ca)特性的一個評(ping)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(you)液或潤滑劑🔴參(cān)與的混合潤滑(huá)狀态，摩擦系數(shù)一般在0.1以下。摩(mó)擦力的大小在(zài)很大程度上取(qǔ)決于被密封件(jian)的表面硬度與(yǔ)⁉️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(yú)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(cuàn)動，在用作往複(fu)運動密封時，不(bu)産生扭曲現象(xiàng)，一💚般使它處于(yu)某🎯種程度的拉(lā)伸狀态。但如果(guo)将這種安裝方(fāng)法用于旋轉運(yùn)動，就會産生不(bú)良的結果。本來(lái)已經緊箍在旋(xuan)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(li)增大，這樣🏒，産生(shēng)摩擦熱→收縮→緊(jin)箍力增大→産生(shēng)摩擦熱→……，如💋此反(fan)複循環，就大大(da)地促進了橡膠(jiao)的老🈲化和磨損(sun)。

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