李巖

摘 要 本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了“O”型密封圈失效原因及防治措施，為現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)提供了工作保障。

關(guān)鍵詞 原理；密封圈；密封

前言

“O”型圈是液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)中常見(jiàn)的密封形式，具有結(jié)構(gòu)尺寸小、拆卸方便；靜態(tài)、動(dòng)態(tài)密封均可使用；動(dòng)摩擦阻力??；且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用非常廣泛。然而在日常生產(chǎn)中，液壓、氣動(dòng)等設(shè)備在使用中仍然存在“O”型密封出現(xiàn)失效而導(dǎo)致密封介質(zhì)泄露的情況，下面我們就淺談“O”型圈的原理、主要失效原因及防治措施。

1 “O”型圈密封原理

“O”形密封圈密封原理主要是依靠“O”本身的彈性，被密封介質(zhì)內(nèi)壓小于接觸壓力時(shí)，封閉性最好，不會(huì)發(fā)生泄漏。當(dāng)沖壓密封的內(nèi)部中心大于接觸壓力時(shí)，密封存在問(wèn)題并且會(huì)發(fā)生泄漏。 但是當(dāng)“O”形圈用于靜密封和動(dòng)密封時(shí)，接觸面的接觸壓力可能由不同的方法引起，描述的計(jì)算方法如下：

1.1 用于靜密封時(shí)的密封原理

在密封條上插入“O”形圈之后，反向環(huán)形部分通過(guò)與壓縮應(yīng)力接觸而彈性變形。 從而在接觸面上產(chǎn)生預(yù)先存在的接觸壓力po。 即使沒(méi)有壓力或介質(zhì)壓力過(guò)小，也可以實(shí)現(xiàn)“O”形密封圈的彈力。 當(dāng)中壓空心，介質(zhì)壓力“O”形環(huán)位移傳遞到低壓側(cè)時(shí)，其彈性變形進(jìn)一步增大，填補(bǔ)和封閉間隙δ。 此時(shí)，作用于密封副偶合面的接觸壓力上升為Pm：

Pm=Po+Pp

式中Pp—經(jīng)O形圈傳給接觸面的接觸壓力（0.1MPa）

Pp=K·P

K——壓力傳遞系數(shù)，對(duì)于橡膠制O形密封圈K=1；

P——被密封液體的壓力（0.1MPa）。

由于一般K≥1，Pm> P。因此，只要初始O形圈的壓力能夠達(dá)到絕對(duì)密封無(wú)滲漏。 這種來(lái)自介質(zhì)本身的壓力改變“O”型圈的接觸狀態(tài)，使郵票的性質(zhì)，被稱(chēng)為自封式的作用。

理論上，即使零壓縮變形在油的壓力下也能被密封，但實(shí)際上在安裝時(shí)“O”型圈可能會(huì)有偏心。 所以密封槽中的O型圈一般會(huì)受到7%～30%的壓縮變形。 靜態(tài)密封可以獲得較大的壓縮比，動(dòng)態(tài)壓蓋可以獲得較小的壓縮比值。 這是因?yàn)楹铣上鹉z在低溫下被壓縮，因此應(yīng)該考慮靜態(tài)O形密封圈的預(yù)壓縮量來(lái)補(bǔ)償?shù)蜏厥湛s。

1.2 用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理

在氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)液壓元件和系統(tǒng)中，往復(fù)動(dòng)密封是最常見(jiàn)的密封要求之一。 往復(fù)密封采用動(dòng)力缸活塞缸體，活塞行程蓋和各類(lèi)滑閥。該間隙由一個(gè)圓柱形桿和一個(gè)圓柱形孔構(gòu)成，而該桿偶然地移動(dòng)到圓柱形孔中。密封作用限制流體的軸向泄漏。對(duì)于往復(fù)式密封件，O型圈預(yù)密封效果和自密封功能與靜態(tài)密封件相同，并且能夠自動(dòng)補(bǔ)償由于環(huán)本身彈性的磨損。但是由于介質(zhì)的液封，由于桿的轉(zhuǎn)速，流體壓力，粘度的作用，情況比靜密封復(fù)雜。

2 O形密封圈的主要失效原因及其防治措施

使用“O”形圈安裝不當(dāng)會(huì)加速損壞，從而失去密封效果，生產(chǎn)和日常使用中的問(wèn)題表明，如果密封裝置的不同部位沒(méi)有問(wèn)題，只需增加壓力介質(zhì)的時(shí)候不會(huì)造成“O”形環(huán)傷害。 在高溫，高壓，工作環(huán)境下，故障的“0”形圈主要由以下三種：①O形圈材料永久變形。 ②將O形圈擠入密封間隙時(shí)，擠壓O形圈。③和導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)引起的O形圈扭曲。下面我就淺談以上三點(diǎn)原因發(fā)生的原因及措施。

2.1 “O”型圈永久性變形

（1）用于制造O形環(huán)的橡膠在壓縮狀態(tài)下具有壓縮應(yīng)力松弛現(xiàn)象，壓力應(yīng)力隨時(shí)間增加而減小。 時(shí)間越長(zhǎng)，壓縮率和拉伸量越大，由于橡膠應(yīng)力的松弛，應(yīng)力越大，導(dǎo)致O型環(huán)彈性不足和能力喪失密封。 因此，在允許的使用條件下盡量降低壓縮比是可取的。增加O形圈橫截面尺寸是減少壓縮的最簡(jiǎn)單方法。

（2）溫度與環(huán)松弛之間的關(guān)系，“O”過(guò)程溫度是影響“O”形環(huán)永久變形的另一個(gè)重要因素。 高溫會(huì)加速橡膠材料的老化。 工作溫度較高時(shí)，O型圈壓縮設(shè)定就越大。當(dāng)永久帶大于40%時(shí)，O形圈失去密封能力和泄漏。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證O型圈具有適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?，或使用低溫O型圈材料來(lái)擴(kuò)大使用壽命。

（3）中等工作壓力是導(dǎo)致O形圈永久變形的主要因素，現(xiàn)代液壓設(shè)備的工作壓力日益增加長(zhǎng)時(shí)間的高壓會(huì)導(dǎo)致永久性的O形圈變形。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工作壓力選擇合適的橡膠壓力材料。工作壓力越高，所用材料的硬度和耐壓越高。為了提高對(duì)“O”形環(huán)壓力的抵抗力，增加材料彈性（特別是在低溫下增加材料的彈性）和減小材料的壓縮帶，通常需要改進(jìn)材料的配方和加增塑劑。

2.2 間隙咬傷

有部分密封件的幾何精度差，非同心度和高度部分膨脹直徑等現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致密封間隙擴(kuò)大和間隙擠壓現(xiàn)象加劇。O形圈硬度對(duì)間隙提取現(xiàn)象也有顯著影響。流體或氣體壓力越大，O形圈材料的剛性越小，O形圈間隙越嚴(yán)重。防止咬傷的措施是嚴(yán)格控制O型密封圈的硬度和清潔度。選擇合適的緊固墊圈材料。O型圈的使用速度為HS60～90，低壓難度高，高壓高硬度。配備適當(dāng)?shù)拿芊馊γ芊猸h(huán)，防止O形圈擠壓縫隙是一種有效的方法。

O型圈安裝時(shí)，O型圈全體沒(méi)有完全進(jìn)入到密封槽內(nèi)，導(dǎo)致在給密封施加接觸壓力時(shí)，被密封件之間間隙咬傷。防止該情況的間隙咬傷措施是：規(guī)范O型圈安裝操作，對(duì)O型圈施加接觸壓力前，確認(rèn)O型圈全體全部在密封槽內(nèi)。禁止盲目地對(duì)O型圈施加接觸壓力。

2.3 扭曲現(xiàn)象

扭曲是指O形環(huán)沿周向旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，扭曲現(xiàn)象一般發(fā)生在動(dòng)態(tài)密封狀態(tài)下。造成損壞最重要的原因是跑道，活塞桿不均勻，缸徑異常大，O形圈橫截面不均勻造成，由于O形圈每周 造成摩擦更不均勻，部分O型圈摩擦力非常大，發(fā)生扭曲。通常，較小的O形環(huán)橫截面傾向于引起不均勻的摩擦和變形。

防范措施是：安裝密封圈不應(yīng)是它處于扭曲狀態(tài)。安裝前確認(rèn) 活塞桿和缸筒的間隙，確認(rèn)磨損不超標(biāo)O型圈斷面直徑均勻，誤差不超標(biāo)情況下，再行安裝。

綜上所述、O型圈失效原因及防范措施是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作環(huán)境及安裝裝配情況為依據(jù)的一個(gè)總結(jié)，所述只是涵蓋了大部分O型圈失效原因及措施，并不全面，有些具體問(wèn)題還需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況來(lái)分析判斷。