蔡祖光

摘 要：介紹了常用O形橡膠密封圈的密封構(gòu)造及其密封機(jī)理，詳細(xì)論述了O形橡膠密封圈泄漏的原因、泄漏量的理論計(jì)算值及其減少泄漏的途徑

關(guān)鍵詞：O形橡膠密封圈 ;密封構(gòu)造及機(jī)理 ;泄漏原因 ; 泄漏理論計(jì)算值;減少泄漏的途徑

1 引 言

O形橡膠密封圈就是截面形狀為圓形（也稱O形）的環(huán)形橡膠密封件，并簡(jiǎn)稱O形密封圈或O形圈，其規(guī)格尺寸及材料性能符合“液壓、氣動(dòng)用O形橡膠密封圈尺寸及公差（GB/T 3452.1-1992）”之要求。并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)制造及安裝方便、價(jià)格便宜、密封性能優(yōu)良及應(yīng)用范圍非常廣等優(yōu)點(diǎn)，所以說(shuō)，O形橡膠密封圈已廣泛應(yīng)用于國(guó)防和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等部門。如：陶瓷工廠廣泛應(yīng)用的液壓柱塞泵、液壓壓濾機(jī)、液壓推車機(jī)、全液壓自動(dòng)壓磚機(jī)（陶瓷墻地磚）、等靜壓成型機(jī)（盤、碟類陶瓷制品）及低壓快排水、中壓注漿和高壓注漿成型機(jī)（衛(wèi)生潔具）等。然而這些液壓機(jī)械設(shè)備（液壓傳動(dòng)裝置）的致命弱點(diǎn)就是工作介質(zhì)（如：液壓油）的泄漏，不僅影響液壓機(jī)械設(shè)備（液壓傳動(dòng)裝置）的工作性能和生產(chǎn)效率，而且還污染環(huán)境及浪費(fèi)資源。

事實(shí)上，泄漏一般是指國(guó)防和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不應(yīng)當(dāng)從機(jī)械設(shè)備流出或漏出的物質(zhì)或流體，從而造成物質(zhì)或流體的損失。造成泄漏的原因主要有兩方面：一是由于金屬切削加工的結(jié)果，迫使機(jī)械零件藕合面必然存在各種缺陷，如：尺寸偏差及形狀位置誤差等。因此，在機(jī)械零部件的各連接處（耦合面）不可避免的產(chǎn)生間隙。二是密封件的兩側(cè)存在壓力（嚴(yán)格地說(shuō)應(yīng)為壓強(qiáng)，以下類同）差，工作介質(zhì)（液壓油）就會(huì)通過間隙而泄漏。通過消除或減少以上因素的影響，就可以達(dá)到阻止或減少工作介質(zhì)（如：液壓油）的泄漏。所以說(shuō)，積極研究和探討陶瓷工廠O形橡膠密封圈的密封原理、泄漏原因、泄漏量及其解決途徑，對(duì)提高陶瓷工廠O形橡膠密封圈的密封性能，減少液壓機(jī)械設(shè)備（液壓傳動(dòng)裝置）工作介質(zhì)（如：液壓油）的泄漏量及陶瓷工廠的經(jīng)濟(jì)效益等具有非常重要的意義。

2 密封構(gòu)造及其密封機(jī)理

2.1密封構(gòu)造

O形橡膠密封圈是目前應(yīng)用最廣泛的固定密封（俗稱靜密封）、往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封（俗稱滑動(dòng)密封）及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封（俗稱旋轉(zhuǎn)密封，滑動(dòng)密封及旋轉(zhuǎn)密封又簡(jiǎn)稱為動(dòng)密封）用密封件，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)制造及安裝方便、密封性能優(yōu)良、使用范圍廣、安裝用槽——密封槽易于設(shè)計(jì)制造及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。所以說(shuō)，O形橡膠密封圈的應(yīng)用范圍非常廣{工作壓力：用作靜密封時(shí)，可從1.33x105Pa至高達(dá)400MPa[1];用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，可高達(dá)35MPa[1]。工作溫度：-60～200℃，且大多數(shù)O形橡膠密封圈的使用溫度通常在100℃內(nèi)[1]。}，用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封（俗稱滑動(dòng)密封）時(shí)，其運(yùn)行速度可高達(dá)0.5m/s[1];用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，其線速度可高達(dá)3m/s[1]。

如圖1所示， O形橡膠密封圈可用作外徑、內(nèi)徑、端面及端面倒角等處密封。

用作動(dòng)密封可實(shí)現(xiàn)孔（活塞）密封（如圖1a所示）、軸（活塞桿）密封（如圖1b所示）及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸密封（如圖1c所示）。用作靜密封時(shí)又可區(qū)分為徑向靜密封（如圖1d所示）、端面靜密封（也稱軸向靜密封，如圖1e所示）和端面倒角處?kù)o密封（如圖1f所示）三種結(jié)構(gòu)形式。軸向靜密封又可區(qū)分為承受內(nèi)壓作用式靜密封（如圖1g所示）和承受外壓作用式靜密封（真空管路，如圖1h所示）兩種工況。顯然，承受內(nèi)壓作用時(shí)，應(yīng)使O形橡膠密封圈的外徑與密封槽的圓柱面大徑之間的偏差盡可能小（如圖1g所示）;反之，對(duì)于承受外壓作用（如：真空管路）時(shí)，應(yīng)使O形橡膠密封圈的內(nèi)徑與密封槽的圓柱面小徑之間的偏差盡可能小（如圖1h所示）。只有這樣，才能確保O形橡膠密封圈具有優(yōu)良的密封效果及適宜的使用壽命并能最大限度地減少O形橡膠密封圈的泄漏。

2.2密封機(jī)理

由于O形橡膠密封圈屬于壓緊型密封件的范疇（也稱擠壓型密封件，但唇形密封圈屬于自緊密型密封件），因此工作時(shí)必須依靠O形橡膠密封圈安裝在密封槽中所產(chǎn)生的預(yù)壓縮作用（壓縮率通常約為8～25%[1]）并形成彈性變形，該彈性變形就轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)接觸表面（密封面）產(chǎn)生適宜的初始接觸應(yīng)力σ0而獲得密封效果（如圖2a所示）。

在承受工作介質(zhì)（如：液壓油或壓縮空氣等）壓力P的作用下，O形橡膠密封圈被迫移到密封槽的對(duì)應(yīng)側(cè)（低壓側(cè)），同時(shí)產(chǎn)生隨工作介質(zhì)壓力P的變化而變化的附加接觸應(yīng)力σC（如圖2b所示），結(jié)果適宜的初始接觸應(yīng)力σ0與附加接觸應(yīng)力σC一起共同作用（如圖2b所示）阻止密封接觸表面（耦合面）工作介質(zhì)（如：液壓油或壓縮空氣等）的泄漏，從而達(dá)到密封的目的。

如圖2b所示，若以工作介質(zhì)壓力P的作用方向?yàn)閦軸方向，按照右手定則建立直角坐標(biāo)系xyz，并在O形橡膠密封圈中任意選取受力微元體，顯然在介質(zhì)壓力P的作用下，該受力微元體呈現(xiàn)三向壓應(yīng)力（壓縮應(yīng)力的簡(jiǎn)稱）狀態(tài)（如圖3所示），同時(shí)，該受力微元體在x、y及z方向的受力分別為：-σx、-σy及-P（負(fù)號(hào)表示壓應(yīng)力，正號(hào)表示拉應(yīng)力），與其對(duì)應(yīng)的受力微元體在x、y方向產(chǎn)生的變形——線應(yīng)變分別為εx及εy ，依照《材料力學(xué)》[2]的廣義虎克定律，我們獲得O形橡膠密封圈在x、y方向的線應(yīng)變分別為：

其中： E——O形橡膠密封圈橡膠材料的彈性模量，單位：Pa

μ——O形橡膠密封圈橡膠材料的泊松比或橫向變形系數(shù)。

εx ——該受力微元體在x方向產(chǎn)生的線應(yīng)變。

εy ——該受力微元體在y方向產(chǎn)生的線應(yīng)變。

由于受力構(gòu)件軸向尺寸伸長(zhǎng)時(shí)，則橫向尺寸收縮;而軸向尺寸縮短時(shí)，則橫向尺寸伸長(zhǎng)[2]。同時(shí)，所謂的橫向變形系數(shù)就是在一定范圍內(nèi)，橫向線應(yīng)變與軸向線應(yīng)變的絕對(duì)值之比，它是物質(zhì)材料的一個(gè)基本性能，依材料種類而異，并且是一個(gè)定值，通常需由實(shí)驗(yàn)確定[2]。

考慮到O形橡膠密封圈用密封槽通常是由剛性好的金屬材料等設(shè)計(jì)制造的，在工作介質(zhì)壓力的作用下，金屬材料在x和y方向的變形（線應(yīng)變）極小，所以，我們可以近似認(rèn)為等于零;也就是說(shuō)與其配合的O形橡膠密封圈在x和y方向的變形（線應(yīng)變）也可近似認(rèn)為是零。

通過查表獲得O形橡膠密封圈橡膠密封材料的泊松比為0.47[3]，將其值代入上式，求得附加接觸應(yīng)力σc為：

顯然，在工作介質(zhì)壓力P的作用下，如果沒有適宜的初始接觸應(yīng)力σ0的作用，僅依賴附加接觸應(yīng)力σc的作用是不可能實(shí)現(xiàn)密封的。所以說(shuō)，O形橡膠密封圈安裝在密封槽中因壓縮所產(chǎn)生足量的彈性變形并獲得對(duì)密封接觸表面（耦合面）適宜的初始接觸應(yīng)力σ0（σ0>0.113Pm，P m——工作介質(zhì)運(yùn)行過程中的峰值壓力）是實(shí)現(xiàn)密封工作介質(zhì)的前提條件。

由此可見，工作介質(zhì)壓力P越高，O形橡膠密封圈產(chǎn)生的彈性變形量就越大;也就是說(shuō)，在一定范圍內(nèi)，作用于密封接觸表面（耦合面）的附加接觸應(yīng)力σc也越大，這就是O形橡膠密封圈的自密封作用。結(jié)果密封接觸表面（耦合面）獲得的初始接觸力σ0（σ0>0.113Pm， Pm——工作介質(zhì)運(yùn)行過程中的峰值壓力）與附加接觸應(yīng)力σc之和（σ0+σc）也越大，從而阻止工作介質(zhì)的泄漏，達(dá)到密封接觸表面（耦合面）的效果，這就是O形橡膠密封圈的密封機(jī)理。

3 泄漏的原因

若O形橡膠密封圈的選用及使用不當(dāng)，將會(huì)加劇加速O形橡膠密封圈的損傷損壞，從而喪失密封性能而形成工作介質(zhì)（如：液壓油）的泄漏。實(shí)踐生產(chǎn)中造成陶瓷工廠O形橡膠密封圈密封失效產(chǎn)生泄漏的原因是多方面的，但歸納起來(lái)不外乎是以下幾方面：

3.1永久變形

因用于制作O形橡膠密封圈的合成橡膠屬于粘彈性材料，所以人們初期設(shè)定的壓緊量（壓縮率）和回彈堵塞能力經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)產(chǎn)生永久變形而逐漸消失，最終形成泄漏。永久變形和彈力（彈性變形）消失是導(dǎo)致O形橡膠密封圈喪失密封性能產(chǎn)生泄漏的主要原因。產(chǎn)生永久變形的因素大致如下：

（1）壓縮率和拉升量

（2）工作溫度與O形橡膠密封圈馳張過程

（3）介質(zhì)工作壓力

實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：O形橡膠密封圈所用材質(zhì)的壓縮永久變形率與工作溫度相關(guān)。當(dāng)壓縮永久變形率在40%或更大時(shí)，O形橡膠密封圈就會(huì)產(chǎn)生泄漏。幾種常用橡膠密封材料的耐熱界限為：丁腈橡膠70℃、三元乙丙橡膠100℃、氟橡膠140℃。因此，國(guó)內(nèi)外對(duì)O形橡膠密封圈的永久變形都有嚴(yán)格的規(guī)定。通常相同材質(zhì)的O形橡膠密封圈在相同的工作溫度下，截面直徑大的比截面直徑小的O形橡膠密封圈其壓縮永久變形率較低。但長(zhǎng)期浸泡在液壓油中的工況下，因與液壓油的不相容等作用而產(chǎn)生溶脹溶解等造成O形橡膠密封圈的泄漏。

此外，運(yùn)動(dòng)速度過高，O形橡膠密封圈硫化處理不充分，或橡膠材料硬度低以及長(zhǎng)期浸泡在液壓油中過度溶脹溶解等造成永久變形。

3.2：扭轉(zhuǎn)（扭曲）損傷損壞

在往復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，O形橡膠密封圈如果細(xì)心妥善處理，安裝得當(dāng)及使用環(huán)境條件適宜時(shí)，通常不太容易出現(xiàn)“翻滾”扭轉(zhuǎn)（扭曲）等不良現(xiàn)象，造成O形橡膠密封圈的扭轉(zhuǎn)（扭曲）損傷損壞等。這是因?yàn)镺形橡膠密封圈與密封槽的接觸面積遠(yuǎn)大于與滑動(dòng)表面的接觸面積，而且密封槽之槽壁及槽底的表面粗糙度值較滑動(dòng)表面粗糙度值高， 所以O(shè)形橡膠密封圈與密封槽之槽壁及槽底所產(chǎn)生的摩擦力遠(yuǎn)大于O形橡膠密封圈與滑動(dòng)表面的摩擦力，摩擦力的分布也趨向確保安裝于密封槽的O形橡膠密封圈處于靜止?fàn)顟B(tài)，更不用說(shuō)，O形橡膠密封圈的動(dòng)摩擦力遠(yuǎn)小于其靜摩擦力的緣故。所以說(shuō)，安裝O形橡膠密封圈時(shí)，嚴(yán)格遵守安裝操作規(guī)程病細(xì)心操作時(shí)，通常是不會(huì)造成O形橡膠密封圈的扭轉(zhuǎn)（扭曲）損傷損壞的。

但當(dāng)活塞與缸筒或活塞桿與導(dǎo)向套之間的密封間隙不均勻、偏心過大及密封槽的槽口處圓柱面與槽底圓柱面之間的同軸度（徑向密封）和（或）端面環(huán)形凹槽處大小圓柱面之間的同軸度（軸向密封）誤差過大、O形橡膠密封圈的截面直徑不均勻等，造成O形橡膠密封圈各處的摩擦力不均勻，O形橡膠密封圈某處的摩擦力過大易出現(xiàn)“翻滾”扭轉(zhuǎn)（扭曲）等不良現(xiàn)象，從而造成O形橡膠密封圈的扭轉(zhuǎn)（扭曲）損傷損壞。通常截面尺寸小的O形橡膠密封圈更容易產(chǎn)生摩擦不均勻等造成扭轉(zhuǎn)（扭曲）損傷損壞，所以說(shuō)，動(dòng)密封（滑動(dòng)密封及旋轉(zhuǎn)密封）用O形橡膠密封圈比固定密封（俗稱靜密封）用O形橡膠密封圈選用較大的截面直徑就是這個(gè)原因。

此外，若O形橡膠密封圈的材料硬度過高和（或）彈性太小，或密封耦合面的選用不規(guī)范（如：密封耦合面表面粗糙度過高及表面硬度過低等），或安裝過程中摩擦阻力較大且安裝在密封槽中處理不充分等導(dǎo)致O形橡膠密封圈產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)（扭曲）變形等;或工作過程中因相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度太低、過高和（或）潤(rùn)滑不良等污物造成O形橡膠密封圈的扭轉(zhuǎn)（扭曲）損傷損壞等。

3.3擠入密封間隙損傷損壞

工作介質(zhì)壓力過大和（或）溫度過高和（或）運(yùn)動(dòng)速度過高和（或）O形橡膠密封圈材料硬度低等因素，造成工作過程中O形橡膠密封圈的一部分?jǐn)D入密封間隙而產(chǎn)生的損傷損壞等。

3.4壓縮率過?。ɑ驘o(wú)壓縮）

如果 O形橡膠密封圈的設(shè)計(jì)選型不合理，如：O形橡膠密封圈的截面直徑過小和（或）材料太硬（硬度過高）和（或）彈性較差;或密封槽尺寸偏大或形狀位置誤差較大等造成O形橡膠密封圈安裝在密封槽中壓縮率過?。ɑ驘o(wú)壓縮），那么O形橡膠密封圈對(duì)接觸表面（耦合面）產(chǎn)生初始接觸應(yīng)力σ0過?。?0.113Pm， Pm——壓力為P的工作介質(zhì)運(yùn)行過程中的峰值壓力;或無(wú)初始接觸應(yīng)力，即σ0=0），僅依賴于O形橡膠密封圈對(duì)接觸表面（耦合面）產(chǎn)生的附加接觸應(yīng)力σC=0.887P

3.5壓縮率過大（過度壓縮）

如果 O形橡膠密封圈的設(shè)計(jì)選型不合理，如：O形橡膠密封圈的截面直徑過大、材料太軟（硬度過低）、彈性較好、沒有計(jì)及工作過程中橡膠材料的發(fā)熱量及工作介質(zhì)（如：液壓油）的化學(xué)性能等造成的變形;或工作介質(zhì)壓力過大或密封槽尺寸偏小或形狀位置誤差較大等造成O形橡膠密封圈壓縮變形過大。主要表現(xiàn)為O形橡膠密封圈接觸表面呈現(xiàn)扁平狀變形，嚴(yán)重時(shí)，甚至還伴有微細(xì)裂紋及可見裂紋等。

3.6磨粒磨損

因相對(duì)運(yùn)動(dòng)耦合面之間必須具有適宜的密封間隙及工作環(huán)境條件下粉塵和灰塵等塵埃顆粒等不可避免地粘附在活塞或活塞桿之外伸表面，并隨活塞或活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與油膜一起被帶入液壓缸內(nèi)，成為侵入O形橡膠密封圈的磨粒。同時(shí)考慮到濾油器濾芯的破損及液壓橡膠管等脫落物或工作介質(zhì)（如：液壓油）的氧化變質(zhì)等造成工作介質(zhì)（如：液壓油）的嚴(yán)重污染后，未及時(shí)更換工作介質(zhì)（如：液壓油）等造成O形橡膠密封圈嚴(yán)重的磨粒摩損。

3.7密封接觸面（耦合面）及密封槽的加工制造質(zhì)量差

密封接觸面（耦合面）及密封槽的表面粗糙度、尺寸公差及形狀位置公差選取不合理或選用不規(guī)范或加工制造過程中未達(dá)到設(shè)計(jì)要求等;造成? 密封接觸面（耦合面）及密封槽表面粗糙度太低、形狀位置尺寸偏差過大等，主要表現(xiàn)為密封槽槽口和槽底未采用圓角光滑連接，密封槽槽口處圓柱面與槽底圓柱面之間的同軸度誤差大（徑向密封）和（或）端面密封環(huán)形凹槽處大、小圓柱面之間的同軸度誤差大（軸向密封）等導(dǎo)致密封槽的加工制造質(zhì)量差。

3.8O形橡膠密封圈的產(chǎn)品質(zhì)量差

O形橡膠密封圈屬于通用件，需由專業(yè)化工廠生產(chǎn)制造，其質(zhì)量通常是可靠的。但由于生產(chǎn)廠家的技術(shù)水平參差不齊，操作工人的責(zé)任性差、原材料（如：再生料及填料增多等）、配比及模具成本費(fèi)用（如：模具已報(bào)廢了仍繼續(xù)使用等）等造成O形橡膠密封圈的制造精度低，產(chǎn)品質(zhì)量差。

3.9污染

工作介質(zhì)污染后，導(dǎo)致O形橡膠密封圈表面粘附有異物。主要原因是生產(chǎn)過程中遭受環(huán)境污染和工作介質(zhì)（如：液壓油）污染。環(huán)境污染主要是指陶瓷工廠工作現(xiàn)場(chǎng)粉塵飛揚(yáng)、不清潔、臟、亂、差等;總之，工作介質(zhì)（如：液壓油）污染后未及時(shí)更換以及O形橡膠密封圈長(zhǎng)期浸泡在工作介質(zhì)（如：液壓油）中造成橡膠件的溶脹溶解和（或）不相容所產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)生成物等污物。

3.10安裝及拆卸時(shí)的損傷損壞

安裝及拆卸時(shí)的損傷損壞主要指安裝過程中，O形橡膠密封圈的損傷損壞。由于O形橡膠密封圈通常價(jià)格低廉，一旦拆卸后即視為密封失效，因?yàn)槊芊庋b置拆卸一次非常困難，通常成本費(fèi)用特別高。

O形橡膠密封圈的損傷損壞主要表現(xiàn)為：O形橡膠密封圈安裝時(shí)，通過活塞（活塞桿）外表面和（或）橫向孔洞處的尖角、銳角及毛刺等所造成的損傷損壞;或通過缸筒（導(dǎo)向套）內(nèi)孔表面和（或）橫向孔洞處的尖角、銳角及毛刺等所造成的損傷損壞;或O形橡膠密封圈的選型不合理，如：硬度過高、彈性過低和（或）規(guī)格尺寸過大或過小等引起安裝阻力（摩擦阻力）較大導(dǎo)致其拉伸變形過大等造成的損傷損壞。

3.11儲(chǔ)藏保管不善

在O形橡膠密封圈的儲(chǔ)藏保管過程中，若處理不當(dāng)易造成O形橡膠密封圈的老化及喪失彈性，甚至脆化變硬。特別是儲(chǔ)存在陰暗潮濕或溫度較高或陽(yáng)光直射等地方，或與酸、堿、鹽、油類及化學(xué)類物質(zhì)等混放在一起時(shí)，將加劇O形橡膠密封圈的老化。

4 泄漏量的大小

陶瓷工廠廣泛應(yīng)用的液壓柱塞泵、液壓壓濾機(jī)、液壓推車機(jī)、全液壓自動(dòng)壓磚機(jī)（陶瓷墻地磚）、等靜壓成型機(jī)（盤、碟類陶瓷制品）及低壓快排水、中壓注漿和高壓注漿成型機(jī)（衛(wèi)生潔具）工作時(shí)，O形橡膠密封圈等液壓密封件緊貼密封表面并產(chǎn)生適宜的初始接觸應(yīng)力σ0（σ0>0.113Pm， Pm——壓力為的工作介質(zhì)運(yùn)行過程中的峰值壓力）和隨工作介質(zhì)壓力P的增大而增大的附加接觸應(yīng)力σc共同作用（如圖2所示）阻止密封接觸表面（耦合面）處工作介質(zhì)（如：液壓油或壓縮空氣等）的泄漏，按理說(shuō)O形橡膠密封圈等液壓密封件不可能產(chǎn)生泄漏。但考慮到O形橡膠密封圈等液壓密封件通常是由合成橡膠等非金屬材料制造的，其材質(zhì)柔軟易變形，O形橡膠密封圈等液壓密封件、密封接觸表面（耦合面）及密封槽等不可避免地具有設(shè)計(jì)制造誤差等因素，而且O形橡膠密封圈等液壓密封件與隨軸（活塞或活塞桿）運(yùn)動(dòng)的液壓油之間又產(chǎn)生非常復(fù)雜的相互作用等導(dǎo)致O形橡膠密封圈等液壓密封件與密封接觸表面（耦合面）之間形成適宜厚度的潤(rùn)滑油膜。即使活塞或活塞桿的回程運(yùn)動(dòng)能帶回一部分油膜量，但另一部分潤(rùn)滑油膜則形成了泄漏。所以所，欲求解O形橡膠密封圈的泄漏量，我們必須采用以下基本假設(shè)：

（1）假設(shè)O形橡膠密封圈與密封接觸表面（耦合面）之間形成的潤(rùn)滑油膜屬于不可壓縮層流型牛頓流體，即潤(rùn)滑油膜流動(dòng)時(shí)服從牛頓粘性阻力特性，并表現(xiàn)為其密度近似為常數(shù)，其粘度和壓力沿潤(rùn)滑油膜厚度方向無(wú)變化，并且密封接觸表面（耦合面）的變形極小，也可忽略不計(jì)。

（2）假設(shè)O形橡膠密封圈與密封接觸表面（耦合面）之間形成的潤(rùn)滑油膜牢固地粘附在運(yùn)動(dòng)件（如：活塞或活塞桿）表面上，即運(yùn)動(dòng)件（如：活塞或活塞桿）表面上潤(rùn)滑油膜流速與運(yùn)動(dòng)件（如：活塞或活塞桿）表面的運(yùn)動(dòng)速度相等。

（3）假設(shè)O形橡膠密封圈與密封接觸表面（耦合面）之間形成的潤(rùn)滑油膜的重力和運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力與其粘性阻力相比極小，并可忽略不計(jì)。

（4）假設(shè)O形橡膠密封圈與密封接觸表面（耦合面）之間形成如圖4所示的潤(rùn)滑油膜，并且此潤(rùn)滑油膜在密封接觸表面（耦合面），

也就是說(shuō)在O形橡膠密封圈的圓周方向（即Z軸方向）無(wú)流動(dòng)。

4.1力學(xué)方程的建立

如圖4所示，按右手法則建立三維直角坐標(biāo)系xyz。若運(yùn)動(dòng)件（活塞或活塞桿）以速度W沿X軸方向運(yùn)動(dòng)，因此在上述基本假設(shè)的基礎(chǔ)上，我們可求得作用于潤(rùn)滑油膜微元體右面和左面（如圖5所示）沿X軸方向的作用力分別為Pdydz和（P+dP）dydz，作用于潤(rùn)滑油膜微元體上面和下面（如圖5所示）沿X軸方向的作用力分別為τdxdz和（τ+dτ）dxdz，其中dx、dy、dz分別表示潤(rùn)滑油膜微元體的邊長(zhǎng)（單位：m），P表示潤(rùn)滑油膜的壓應(yīng)力（單位：N/m2），τ表示潤(rùn)滑油膜的剪切應(yīng)力（單位：N/m2）。那么根據(jù)潤(rùn)滑油膜微元體（如圖5所示）在X軸方向的受力平衡方程得：

5.2合理選用密封間隙

相對(duì)運(yùn)動(dòng)藕合面（密封表面）必須具有適宜的間隙以滿足形成相對(duì)運(yùn)動(dòng)所需潤(rùn)滑油膜層的最小厚度，因此，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)藕合面之間必須存在間隙。其間隙大小通常取決于介質(zhì)壓力及O形橡膠密封圈的硬度。若間隙太小，加工制造和裝配困難，而且生產(chǎn)成本費(fèi)用高，還難于獲得所需的相對(duì)運(yùn)動(dòng)最小潤(rùn)滑油膜層厚度等;若間隙太大，工作時(shí)，O形橡膠密封圈易擠入間隙造成損傷損壞及相對(duì)運(yùn)動(dòng)潤(rùn)滑油膜層增厚等造成泄漏。通常介質(zhì)壓力越高，要求間隙越小;O形橡膠密封圈的硬度越高，間隙可選取大一些。同時(shí)，實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：相對(duì)運(yùn)動(dòng)藕合面之間選用H8/f8或H9/f9的間隙配合，且兩耦合表面粗糙度值（Ra）選用1.6～0.8μm，可獲得預(yù)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)潤(rùn)滑油膜層最小厚度、優(yōu)良的密封效果及適宜的使用壽命。

5.3規(guī)范設(shè)計(jì)，提高密封槽的加工制造質(zhì)量

O形橡膠密封圈用密封槽的規(guī)格尺寸通常可按 “活塞溝槽尺寸、活塞桿溝槽尺寸、軸向溝槽尺寸及溝槽尺寸公差（GB/T 3452.3-1988）”或O形橡膠密封件生產(chǎn)廠家規(guī)定的溝槽尺寸及公差等選用。設(shè)計(jì)制造過程中，應(yīng)確保O形橡膠密封圈用密封槽槽口處圓柱面與槽底處圓柱面之間的同軸度要求（徑向密封）和（或）端面環(huán)形槽大、小圓柱面之間的同軸度（軸向密封）要求;且密封槽槽口處及槽底部均采用圓角光滑連接，避免銳角、尖角及毛刺等損傷損壞O形橡膠密封圈;并努力提高密封槽槽壁及槽底的表面光潔度等。

5.4 O形橡膠密封圈產(chǎn)品質(zhì)量符合規(guī)定要求

采購(gòu)及選用O形橡膠密封圈時(shí)，主要是觀察其外觀質(zhì)量。要求橡膠材料應(yīng)結(jié)構(gòu)致密，具有適宜的彈性，無(wú)氣孔、無(wú)針眼、無(wú)麻點(diǎn)、無(wú)凸起、無(wú)凹坑、無(wú)裂紋及無(wú)毛刺等缺陷，且外表光潔，無(wú)粘附物等。并選用通過ISO9001：2000質(zhì)量管理體系認(rèn)證的大型生產(chǎn)廠家提供的且符合“液壓、氣動(dòng)用O形橡膠密封圈尺寸及公差（GB/T 3452.1-1992）”要求并附有生產(chǎn)出廠日期及產(chǎn)品質(zhì)量合格證的O形橡膠密封圈。

5.5規(guī)范裝配流程

（1）需在活塞（活塞桿）的端部加工制造成軸向長(zhǎng)度約8～10mm及斜度角為15～30°的導(dǎo)向錐面，并在O形橡膠密封圈所經(jīng)過的桿件表面均勻涂敷潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油，以減小安裝阻力（摩擦阻力），便于O形橡膠密封圈的安裝：若安裝過程中需通過外螺紋和（或）橫向孔洞時(shí)，設(shè)計(jì)制造中可使外螺紋的外徑或橫向孔洞處的截面直徑小于O形橡膠密封圈的內(nèi)徑，并在橫向孔洞處的端部倒角或加工制造成圓角，以免造成O形橡膠密封圈的損傷損壞。

（2）需在缸筒（缸蓋導(dǎo)向套）孔的端部加工制造成軸向長(zhǎng)度約8～10mm及斜度角為15～300的導(dǎo)向錐面，并在O形橡膠密封圈所經(jīng)過孔的內(nèi)表面均勻涂敷潤(rùn)滑脂或潤(rùn)滑油，以減小安裝阻力（摩擦阻力），便于O形橡膠密封圈的安裝;若安裝過程中需通過內(nèi)螺紋和（或）橫向孔洞時(shí)，設(shè)計(jì)制造中可使內(nèi)螺紋的底徑和（或）橫向孔洞處的截面孔徑大于O形橡膠密封圈的外徑，并在橫向孔洞處端部倒角或加工制造成圓角，以免造成O形橡膠密封圈的損傷損壞。

（3）安裝過程中，應(yīng)細(xì)心操作，最大限度地避免O形橡膠密封圈產(chǎn)生拉伸變形，以免損傷損壞O形橡膠密封圈。

5.6工作環(huán)境清潔

工作環(huán)境的清潔度主要是指工作介質(zhì)（如：液壓油、壓縮空氣等）的清潔度和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的清潔度符合相應(yīng)的法律法規(guī)要求。具體表現(xiàn)為：必須增強(qiáng)液壓油的污染與防護(hù)意識(shí)，加強(qiáng)液壓油的檢測(cè)與管理。定期清洗和（或）更換濾油器的過濾芯及定期檢測(cè)液壓油的污染度，一旦濾油器過濾芯損壞和（或）液壓油污染時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換液壓油。同時(shí)，向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)（油箱）增補(bǔ)液壓油時(shí)，必須是同一品種的液

壓油并經(jīng)過濾后才能加入油箱，絕不能混合不同品種的液壓油;此外，還應(yīng)做好液壓油的儲(chǔ)藏及保管等工作。同樣，也應(yīng)定期清洗和（或）更換設(shè)置于油箱上的空氣過濾器（也稱空氣濾清器）的過濾芯。只有這樣，才能確保工作介質(zhì)（如：液壓油、空氣等）的清潔度符合規(guī)定的要求?，F(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境要求是空氣清晰、地面干燥、清潔衛(wèi)生、無(wú)灰塵及污水等污物。

5.7做好儲(chǔ)藏及保管等工作

應(yīng)將O形橡膠密封圈存放在密封的聚四氟乙烯塑料袋內(nèi)，并做好存放日期及規(guī)格尺寸等標(biāo)識(shí)內(nèi)容，然后存放在陰涼干燥通風(fēng)的位置。避免存放在陰暗潮濕或溫度較高或陽(yáng)光直射的地方，或與酸、堿、鹽、油類及化學(xué)類物質(zhì)混放在一起，以免加速O形橡膠密封圈的老化。

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