O型圈設計、使(shǐ)用不當會加速它(ta)的損壞，喪失密封(fēng)性能。實驗表明，如(ru)密封裝置各部分(fèn)設計合理，單純地(dì)提高壓力🏃‍♀️，并不會(huì)造成O型圈的破壞(huai)。在高壓、高溫的工(gong)作條件下，O型圈破(pò)壞的主要原因是(shì)O型圈材料的永久(jiu)變形和O型圈被擠(jǐ)入密封🌈間隙而引(yin)♻️起的間隙咬傷一(yī)級O型圈在運動時(shi)出現扭曲現象。

1、永(yǒng)久變形

由于O型圈(quān)密封圈用的合成(chéng)橡膠材料是屬于(yú)粘彈✉️性材料，所以(yǐ)初期設定的壓緊(jin)量和回彈堵塞能(néng)力經長時間的使(shǐ)用，會産生永久變(bian)形而逐漸喪失，最(zuì)終發生洩漏。永久(jiu)變形和彈力消失(shī)是O型圈失去🚶密封(fēng)性能的主要原因(yīn)，以下是造成永久(jiu)變形的主要原因(yīn)。

1).壓縮率和拉伸量(liang)與永久變形的關(guān)系

制作O型圈所用(yong)的各種配方的橡(xiàng)膠，在壓縮狀态下(xia)都會産生壓縮應(ying)力松弛現象，此時(shí)，壓縮應力随着時(shí)間的增長而減小(xiao)。使用時間越長、壓(yā)縮率和拉伸量越(yue)大，則由橡❓膠應力(li)松弛而産生的⛹🏻‍♀️應(yīng)力下降就越大，以(yǐ)緻㊙️O型圈彈性不足(zú)，失去密封能力。因(yīn)此，在允⛹🏻‍♀️許的使用(yòng)條件下，設法降✏️低(dī)壓縮率是🏃🏻可取的(de)。增加O型圈的截面(miàn)尺⭐寸是降低壓縮(suo)率最簡單的方法(fa)，不過這會帶來結(jié)構尺寸的增加。

應(yīng)該注意，人們在計(ji)算壓縮率時，往往(wang)忽略了O型圈在裝(zhuāng)配時受拉伸而引(yin)起的截面高度的(de)減小。O型圈截面面(miàn)積📧的變化是🏃‍♀️與其(qi)周長的變化成反(fǎn)比的。同時，由于拉(la)力的作用，O型圈的(de)截🎯面形狀也會發(fā)生變化，就表現為(wéi)其高度的減小。此(ci)外，在表面張力作(zuò)用下，O型圈的外表(biao)面變得更☔平了，即(jí)截面高度略有減(jiǎn)小。這也是O型🤞密封(fēng)圈壓縮應力松弛(chi)的一種表🔴現。

O型圈(quān)截面變形的程度(dù)，還取決于O型圈材(cái)質的硬度☁️。在拉伸(shen)量相同的情況下(xia)，硬度大的O型圈，其(qí)截面高度也減小(xiao)較多，從這一點看(kan)，應該按照使用條(tiao)件盡量選用低硬(yìng)度的材質。在液體(tǐ)⭐壓力和張力的作(zuò)用下，橡膠材料的(de)O型密💰封圈也會逐(zhu)漸發生♉塑性變形(xíng)🙇🏻，其截面高度會相(xiang)應減小，以緻最後(hòu)失去密封能力。

2).溫(wen)度與O型圈馳張過(guo)程的關系

使用溫(wen)度是影響O型圈永(yong)久變形的另一個(gè)重要因素📱。高溫會(hui)⛱️加速橡膠材料的(de)老化。工作溫度越(yuè)高，O型🌂圈的壓縮永(yǒng)久變形🧑🏽‍🤝‍🧑🏻就越🌂大。當(dāng)永久變形大于40%時(shi)，O型圈就失去了密(mì)🌏封能力而發生洩(xie)漏。因壓縮變形而(er)🔴在O型圈的🈚橡膠材(cai)料中形成的初始(shǐ)應力值，将随着O型(xíng)圈的馳張過程和(he)溫度🔴下降的作用(yong)而逐漸降低以緻(zhi)消失。

溫度在零下(xià)工作的O型圈，其初(chu)始壓縮可能由于(yu)溫度的急劇降低(di)而減小或完全消(xiao)失。在-50~-60℃情況下，不耐(nài)低溫的橡膠材料(liao)會完全喪失初始(shǐ)應力;即使耐低溫(wēn)的橡膠材料，此時(shí)的初始應🏃🏻‍♂️力也不(bú)會大于20℃時初始應(ying)力的25%。這是因為O型(xíng)圈的初始壓縮量(liang)取決于線脹系數(shu)。所以，選取初始壓(ya)縮量時，就必🏃🏻‍♂️須保(bao)證在由💜于馳張過(guò)程和溫度下降而(er)造成應力下降後(hou)仍有足夠的密封(feng)能力。溫度在零下(xia)工作的O型圈,應特(tè)别注意橡膠材料(liào)的恢複✏️指數和變(biàn)形指數。

綜上所述(shù)，在設計上應盡量(liang)保證O型圈具有适(shì)宜的工作溫度，或(huò)選用耐高、低溫的(de)O型圈材料，以延長(zhǎng)使用壽命。

3).介質工(gong)作壓力與永久變(bian)形

工作介質的壓(ya)力是引起O型圈永(yong)久變形的主要因(yin)素。現❗代液壓設備(bei)的工作壓力正日(ri)益提高。長時間的(de)高❄️壓作用會使O型(xing)圈發生永久變形(xíng)。因此，設計時應根(gēn)據工作壓力選用(yong)适當的耐壓橡膠(jiao)材料。工作💁壓力越(yuè)高，所用材料的硬(ying)度和耐高壓性能(neng)也應越高。

為了改(gai)善O型圈材料的耐(nài)壓性能，增加材料(liao)的彈性(特别是增(zēng)加材料在低溫下(xia)的彈性)、降低材料(liao)的壓縮永久變形(xíng)，一般需要改進材(cái)料的配方，加入增(zeng)塑劑。但是，具有增(zēng)塑劑的O密封形圈(quan)，長時間在工作介(jie)質中浸泡，增塑劑(ji)會逐漸被工作介(jiè)質吸收，導緻O型密(mi)封圈體積收縮，甚(shen)至可能使O型密封(fēng)圈産生負壓⭐縮(即(ji)在O型密封圈和被(bei)密封件的表面之(zhi)間出現間隙)。因此(ci)，在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計算O型密封圈(quan)壓縮量和進行模(mo)具設計時，應充分(fèn)考慮到這🏃些收縮(suō)量。應使壓制出的(de)O型密封圈在工作(zuo)介質中浸泡5~10晝夜(ye)後仍能保持必要(yao)的㊙️尺寸。

O型圈材料(liào)的壓縮永久變形(xing)率與溫度有關。當(dang)變形率在40%或更大(da)♻️時，即會出現洩漏(lòu)，所以幾種膠料的(de)耐熱性界限為:丁(ding)腈橡膠70℃，三元乙丙(bing)橡膠100℃，氟橡膠140℃。因此(cǐ)💃各國對O型圈的🏃🏻‍♂️永(yǒng)久變形作了規定(ding)。中國标準橡膠💞材(cai)料的O型圈在不同(tong)溫度下的尺寸變(biàn)化見表。同一材料(liao)的O型圈，在同一溫(wen)度下，截面直徑大(dà)的O型圈壓縮永久(jiu)變形率較低。

在油(you)中的情況就不同(tóng)了。由于此時O型圈(quan)不與氧氣接🌈觸，所(suǒ)以上述不良反應(yīng)大為減少。加之又(yòu)通常會💁引起膠料(liao)有一🏃‍♂️定的膨脹，所(suo)以因溫度引起的(de)壓縮永久變♍形率(lü)将被抵消。因此，在(zài)油中的耐熱性大(dà)為提高。以丁腈橡(xiang)膠為例，它的工作(zuo)溫度可👉達120℃或更高(gāo)。

2、間隙咬傷

被密封(fēng)的零件存在着幾(ji)何精度(包括圓度(du)、橢圓度、圓柱度🙇‍♀️、同(tóng)軸度等)不良、零件(jiàn)之間不同心以及(ji)高壓下内🔱徑脹😍大(dà)等👨‍❤️‍👨現象❗，都會引起(qǐ)密封間隙的擴大(da)和間隙擠❄️出現象(xiàng)✊的加劇。O型圈的硬(ying)度對🛀間隙擠出現(xiàn)象也有明顯的影(yǐng)響。液體或氣體的(de)壓力越高，O型圈材(cai)料硬度越小，則O型(xíng)圈的間隙擠出現(xian)象越嚴重。

防止間(jiān)隙咬傷的措施是(shi)，對O型密封圈的硬(yìng)度和密封間隙加(jia)以🙇🏻嚴格的控制。選(xuǎn)用硬度合适的密(mi)封材料控制間隙(xi)。常用的O型圈的硬(yìng)度範圍是HS60~90。低硬度(dù)者♈用于低壓，高硬(yìng)度者用于高壓🚩。配(pèi)用适當的密封圈(quan)保護擋圈，是防止(zhǐ)O型圈被擠入間隙(xi)的有效方法。

3、扭曲(qǔ)現象

扭曲是指O型(xíng)圈沿周向發生扭(niǔ)轉的現象，扭曲現(xian)象🏃‍♀️一🍉般發生在動(dong)密封狀态。

O型圈如(rú)果裝配的妥善，并(bing)且使用條件适當(dāng)，一般不大🤟容易在(zai)往複在往複運動(dong)狀态下産生滾動(dong)或扭曲，因為O型圈(quān)與溝槽的接觸面(mian)積大于在滑動表(biao)面上的摩擦接觸(chù)🌈面積，而且O型圈本(ben)身的✂️抗拒能力原(yuan)來就能阻止扭曲(qu)。摩擦力的分布也(yě)趨向保持O型圈在(zai)其溝槽中靜止不(bu)動，因為靜摩擦大(da)🌈于滑動摩擦🈲，而且(qie)溝槽表面🏃🏻的粗糙(cāo)度一般不如滑動(dong)表面的粗糙度。

引(yǐn)起扭曲損傷的原(yuán)因很多，其中最主(zhu)要的是由于活塞(sai)、活♻️塞杆和缸筒的(de)間隙不均勻、偏心(xin)過大、O型圈斷面直(zhí)徑💘不均勻等📱造成(chéng)，由于造成O型圈在(zài)一周多🔞受的摩擦(cā)力不均勻，O型圈的(de)某些部分摩擦過(guo)大，發🏃🏻‍♂️生扭曲。通💞常(chang)，斷面尺寸較小的(de)O型圈，容易👅産生摩(mó)擦不均勻造成🍉扭(niu)曲(運動用O型圈比(bi)固定用O型圈的斷(duàn)💋面直徑大就是這(zhè)個道理)。

另外，由于(yu)密封溝槽存在着(zhe)同軸度偏差，密封(feng)高度不相✔️等以及(jí)✂️O型圈截面直徑不(bu)均勻等現象，可能(néng)使得O型圈的一部(bu)分壓縮過大，另一(yi)部分過小或不受(shou)💔壓縮。當溝槽存在(zài)偏心⭐即同軸偏差(cha)大于O型圈的壓🔞縮(suō)量時，密封會完全(quán)🚶‍♀️失效。密封溝槽同(tóng)軸度偏差大的另(lìng)一個害處是使O型(xíng)密✉️封圈沿圓周壓(ya)縮不均。

此外還有(you)由于O型圈截面直(zhi)徑、材質硬度、潤滑(hua)油膜厚度等的不(bú)均以及密封軸表(biǎo)面粗糙度等因素(sù)的影響，導緻O型圈(quan)的一部分☔沿工作(zuo)表面滑動，另一部(bù)分則發生滾動，從(cong)而造成O型圈的扭(niǔ)曲。運動用O型圈很(hěn)容易因扭曲而損(sun)壞，這是密封裝置(zhì)發生損壞和洩漏(lòu)的✏️重要原因。因此(cǐ)提高密封溝槽的(de)加工精密度以㊙️及(ji)減🔞小偏心是保證(zhèng)O型圈具有可靠的(de)密封性和壽命的(de)重要因素。

安裝密(mi)封圈不應是它處(chu)于扭曲狀态。假如(rú)在安裝時就被☎️扭(niǔ)⭕曲，則扭曲損傷就(jiù)會很快發生。在工(gong)作中㊙️，扭曲現象會(huì)将O型圈📐切斷，産生(shēng)大量漏油，而且切(qie)斷的O型圈會混到(dao)液壓系統的其他(tā)部位，造成重大事(shì)故。

為了防止O型圈(quan)的扭曲損傷，在設(she)計時應注意以下(xià)幾點：

1).O型圈安裝溝(gou)槽的同心度大小(xiǎo)，應從加工方便和(he)不産生扭曲現象(xiàng)兩個方面來考慮(lǜ)。

2).O型圈斷面尺寸應(yīng)均勻，并且在每次(ci)安裝時都應在🐪密(mi)✍️封🐪部位充📐分塗抹(mo)潤滑油或潤滑脂(zhi)。有時也可以采用(yòng)浸透潤滑油的氈(zhān)圈式加油裝置。

3).加(jia)大O型圈的截面直(zhi)徑，動密封用O型密(mì)封圈的截面直徑(jìng)一般應🚶大于靜密(mi)封用O型圈;此外，O型(xing)圈應避免用作💜大(dà)直徑活塞的♍密封(feng)。

4).在低壓下也産生(sheng)扭曲損傷時，可使(shǐ)用密封圈保護擋(dang)圈。

5).降低缸筒和活(huó)塞杆的表面粗糙(cāo)度。

6).采用低摩擦系(xì)數的材料制作O型(xing)密封圈。

7).可用不易(yì)産生扭曲現象的(de)密封圈代替O型圈(quan)。

4、磨粒磨損現象

當(dāng)密封的間隙具有(yǒu)相對運動時，工作(zuo)環境中的灰🔞塵和(hé)沙粒等被粘附在(zài)活塞杆表面，并随(sui)着活塞杆的往複(fu)運✌️動與油膜🈲一起(qǐ)被帶入缸内，成為(wei)侵入O型密封圈表(biǎo)面的✨磨粒，加🐕速O型(xíng)圈的磨損☀️，以緻其(qi)失去密封性。為了(le)避免這種情況發(fa)生，在往複運動式(shì)密🌏封裝置的外💃伸(shen)軸端處必須使用(yòng)防塵圈。

5、滑動表面(mian)對O型圈的影響

滑(huá)動表面的粗糙度(du)是影響O型圈表面(miàn)摩擦與磨損💃的直(zhi)接因素。一般地說(shuo)，表面光潔摩擦與(yu)磨損就小，所以滑(hua)動表面的粗糙度(dù)數值往往很低(Ra0.2~0.050μm)。但(dan)是，試驗表明，表🔞面(mian)粗糙🈚過低(Ra低于0.050μm)又(you)會給摩擦與磨損(sun)帶來不利的影響(xiang)。這是因為微小的(de)表面凹凸不平，可(kě)以保持必要的潤(rùn)滑油膜。因此要選(xuǎn)擇适當的表面要(yao)求。

滑動表面的材(cái)質對O型圈的壽命(ming)也有影響。滑動表(biǎo)面㊙️材質💃🏻的硬度越(yuè)大、耐磨性越高、保(bǎo)持光潔的能力就(jiù)越強，O型圈的📐壽命(mìng)也就越長。這也是(shì)液壓缸活塞杆表(biǎo)面鍍鉻的重要原(yuan)因。同理可以解釋(shi)具有同樣粗糙度(du)的用銅、鋁合金制(zhi)成的滑動表面🔱比(bǐ)鋼制滑🈚動表面對(dui)密封圈的摩擦與(yu)磨損更為嚴重，低(dī)硬度🔞、大壓縮量的(de)密封圈不如高硬(ying)度、小壓縮量的密(mì)封⁉️圈耐用的情況(kuang)。

6、摩擦力與O型圈的(de)應用

在動密封裝(zhuang)置中，摩擦與磨損(sun)是O型圈損壞的重(zhong)要👣影響因素🔞。磨✉️損(sun)程度主要取決于(yú)摩擦力的大小。當(dāng)液體壓力🧑🏽‍🤝‍🧑🏻微小🏃🏻時(shi)，O型圈摩擦力的大(dà)小取決于它的預(yu)壓縮量。當工作液(ye)體承受壓力時，摩(mó)擦力随之工作壓(yā)力的增加而增大(da)。在工作壓力小于(yu)20MPa的情況下，近似地(dì)呈線☁️形關系。壓力(lì)大于20MPa時，随着💚壓力(li)的增加，O型圈與金(jin)屬🤞表面接觸面積(jī)的增加也逐漸緩(huan)慢，摩擦力的增加(jia)也相應緩慢。在正(zhèng)常情況下，O型圈的(de)使用壽命随着液(ye)體壓力的升高将(jiang)會近似的呈平方(fang)關系而減小。

摩擦(cā)力的增加，使得旋(xuán)轉或往複運動的(de)軸與O型密封圈之(zhi)間産生大量的摩(mo)擦熱。由于多數O型(xíng)圈都是用橡膠制(zhi)成的，導熱性極差(cha)。因此，摩擦熱就會(hui)引起橡膠的老化(hua)，導緻O型圈實效，破(pò)壞其密⛷️封性能。摩(mó)擦還會引起O型圈(quān)表面損傷，使壓縮(suo)量減♻️小。嚴重的摩(mo)擦🔱會很快引起O型(xíng)圈的表面損壞，失(shi)去🙇‍♀️密封性。作氣動(dòng)往複運動用密封(fēng)時，摩✊擦熱還會引(yǐn)起粘着，造👈成摩擦(cā)力進一步增加。

運(yun)動用密封在低速(sù)運動時，摩擦阻力(lì)還是引起爬行的(de)一個因素，影響元(yuán)件和系統的工作(zuò)性能。所以對運動(dòng)密封來說，摩擦性(xing)是重要性能之一(yī)。摩擦系數是摩⁉️擦(ca)特性💃🏻的一個評價(jià)指标，合成🐇橡膠摩(mo)擦系數較大，由于(yu)密封在運動狀态(tài)時，通常處于工作(zuo)油液或潤滑劑參(cān)與的混合㊙️潤滑狀(zhuàng)态，摩擦系數一般(ban)在0.1以下。摩擦力的(de)大小在很大程度(du)上取決于被密封(fēng)件的🔴表💘面硬度與(yu)🈲表面粗糙度。

7、焦耳(er)熱效應

橡膠材料(liao)的焦耳熱效應，是(shì)指處于拉伸狀态(tai)的橡💘膠🆚遇熱産生(shēng)✍️收縮的現象。在安(ān)裝O型圈時，為了使(shi)它在密封溝槽内(nèi)不産生竄動，在用(yong)作往複運動密封(feng)時，不産生扭曲現(xiàn)象，一般使它處于(yú)某種程度的拉伸(shen)狀态。但如果将這(zhe)種安裝方法用于(yú)旋轉運動，就會産(chan)生不良的結果。本(běn)來已經緊箍在旋(xuán)轉軸上的🐇O形密封(fēng)圈，因旋‼️轉運動産(chǎn)生的摩擦熱而收(shou)縮💔，進而使這種緊(jin)❓箍力增大，這樣，産(chan)生摩擦熱→收縮→緊(jin)箍力增大→産生摩(mo)擦熱→……，如此反複循(xún)環，就大大地促進(jìn)了橡膠的老化和(hé)磨損。