O型圈主要失效原因及预防措施

O型圈的设计和使用不当，会加速O型圈的损坏，失去密封功能。实验表明，如果密封装置各部件的设计合理，压力得到简单的提高，则不会损坏O形圈。在高压和高温条件下，O型环损坏的主要原因是O型环数据的永久变形和O型环在密封空隙中挤压产生的空间咬合。

1。永久变形

由于用于O形密封圈的合成橡胶材料属于粘弹性材料，所以初凝压力和反弹堵漏可以长期使用，永久变形会逐渐发生，最终会发生泄漏。永久变形和弹性损失是O形圈失去密封性能的主要原因。以下是永久变形的主要原因。

1。压缩性与拉伸永久变形的关系

用于制造O型圈的各种配方的橡胶在拉紧状态下会受到收缩应力松弛的影响。此时，收缩应力随着时间的增加而减小。使用时间越长，收缩和张力越大，橡胶应力松弛引起的应力下降越大，导致O型圈弹性不足，密封能力丧失。因此，建议在允许的使用条件下，尽量降低拧紧率。增加O形圈截面尺寸是降低收缩率的最简单方法，但也会增加结构尺寸。

应注意的是，在计算拧紧率时，人们往往忽略了设备中O形圈拉伸引起的截面高度减小。O型环截面面积的变化与其周长的变化成反比。同时，由于张力的作用，O形圈的截面形状会发生变化，这反映在其高度的减小上。另外，在外张力的作用下，O形圈的外观变平，即截面高度略有下降。这也是O形圈拧紧应力松弛的表现。

O形圈的截面变形程度也取决于O形圈原材料的硬度。在相同拉伸条件下，高硬度O形圈的截面高度降低较多。从这个角度来看，应根据应用条件，尽可能选择硬度较低的材料。在液体压力和张力的作用下，橡胶材料的O形圈逐渐发生塑性变形，其截面高度随之降低，最终导致密封能力的丧失。

2。温度与O型环弛豫过程的关系

温度是影响O形圈永久变形的另一个重要因素。高温会加速橡胶材料的老化。工作温度越高，O形圈的压缩永久变形越大。当永久变形超过40%时，O型圈失去密封能力，出现泄漏。随着O形圈的松弛过程和温度降的影响，O形圈压缩变形产生的初始应力值逐渐减小和消失。

在零下工作的O形圈的初拧可能会因温度急剧下降而减小或完全消除。在-50~60（？）条件下c.具有低温电阻的橡胶材料的初始应力将完全丧失；即使具有低温电阻的橡胶材料，此时的初始应力也不会大于20（？）时初始应力的25%。这是因为O型环的初始收缩取决于线性膨胀系数。因此，在选择初始收缩率时，应确保在应力降低后，由于松弛过程和温度下降，密封性能得到满足。对于温度在零度以下的O型圈，应特别注意橡胶数据的复原指数和变形指数。

总之，设计时应尽量保证O型环具有合适的工作温度，或选用耐高低温的O型环数据，以延长使用寿命。

三。工作压力与介质永久变形

工作介质压力是造成O型圈永久变形的主要因素。现代液压设备的工作压力日益提高。长期的高压效应会导致O型圈永久变形。因此，在设计中 密封件厂家 应根据工作压力选择合适的耐压橡胶数据。工作压力越高，所用材料的硬度和耐高压性越高。

为了提高O型环数据的耐压性能，增加数据的弹性（特别是低温下增加数据的弹性）和减少数据的收缩永久变形，通常需要改进数据的公式，添加增塑剂。但是，带增塑剂的O型圈长期浸泡在工作介质中后会逐渐被工作介质吸收，导致O型圈体积减小，甚至导致O型圈负收缩（即O型圈与密封件外表面之间有间隙）。因此，在计算O形圈收缩率和设计模具时，应充分考虑这些不足。O型圈应在工作介质中浸泡5至10天和10夜，以保持必要的刻度。

O形圈数据的压缩永久变形率与温度有关。当变形率大于等于40%时，会发生泄漏，因此几种橡胶化合物的耐热极限是：丁腈橡胶70C、乙烯-丙烯-二烯橡胶100C、氟橡胶140C。因此，许多国家对O型环的永久变形进行了规定。表中显示了中国橡胶数据在不同温度下O型圈的刻度变化。对于相同数据的O形圈，在相同温度下，大截面直径O形圈的压缩永久变形率较低。

石油的情况不同。由于此时O型环不被氧气接触，上述不良反应大大减少。此外，它一般会引起橡胶的一定膨胀，因此温度引起的收缩永久变形率会被抵消。因此，油中的耐热性大大提高。以丁腈橡胶为例，其工作温度可达120℃以上。

2。空间咬合

橡胶密封件 精度差（包括圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等），零件间同心度与高压下内径的膨胀不一致，会引起密封间隙的膨胀和挤孔现象的加剧。O形圈的硬度对挤压空洞现象也有明显的影响。液体或气体的压力越高，O型环数据的硬度越小，O型环的空隙挤压现象越严重。

避免间隙咬合的措施是严格控制O型圈的硬度和密封间隙。选择合适硬度的密封数据来控制空隙。O型圈的硬度范围为HS60-90。低压硬度低，高压硬度高。使用合适的密封圈来保护扣环，是避免O形圈被挤入空隙的有效方法。

三。扭曲

变形是指O形圈沿圆周方向变化的现象。在动密封条件下，通常会发生变形。

如果O形圈的配置和使用得当，在往复运动中不易滚动或变形，因为O形圈与槽的接触面积大于滑动面上的冲突接触面积，O形圈本身的阻力可以防止变形。由于静摩擦力大于滑动摩擦力，且沟槽表面的粗糙度一般不如滑动表面粗糙度，因此摩擦力的分布往往坚持O型环在其沟槽内是静止的。

造成变形破坏的原因有很多，其中最重要的是活塞、活塞杆和气缸之间的间隙不均匀、过度移动和O形圈的横截面直径不均匀。由于O型圈形成的冲突力在一个多星期内不均匀，部分O型圈冲突过多，变形严重。一般而言，截面尺寸较小的O形圈由于简单的冲突不会均匀变形（这就是为什么运动用O形圈的截面直径大于固定O形圈的截面直径）。

另外，由于O形圈同轴度误差、密封高度不均、截面直径不均，O形圈的某些部位可能过大，其他部位可能过小或未压实。当槽道有偏移时，即同轴度误差大于O形圈的压紧度，密封将彻底失效。密封槽同轴度误差的另一个缺点是O形圈沿圆周压缩不均匀。

另外，由于O形圈横截面直径不均匀，原材料硬度大，油膜厚度光滑，密封轴表面粗糙度大，O形圈一部分沿工作面滑动，另一部分滚动，造成O形圈变形。运动用的O形圈容易变形损坏，是密封装置损坏和泄漏的重要原因。因此，提高密封槽的加工精度

为避免O形圈变形损坏，设计时应注意以下几点：

1）O型环设备的凹槽同心度应从加工方便和不变形两个方面考虑。

2）O型圈截面尺寸应均匀，各设备密封部位应涂满润滑油或润滑脂。有时也可选用油毡环式加油设备，油毡环式加油设备也可采用油毡环式加油设备。

三。增加O型圈的横截面直径，动密封O型圈的横截面直径一般应大于静密封O型圈的横截面直径。此外，应避免使用O形圈作为大直径活塞的密封件。

4。当低压下发生变形损坏时，可以使用密封圈来保护卡簧。

5。降低气缸和活塞杆的表面粗糙度。

6。选择冲突系数低的数据制作O形圈。

7。O形圈可以用不易变形的密封圈代替。

4。磨粒磨损现象

当密封间隙有相对运动时，工作环境中的灰尘和砂粒附着在活塞杆表面，随着活塞杆和油膜的往复运动，进入气缸，成为侵蚀O形圈外表面的磨粒，加速了O形圈的磨损，使活塞杆表面的磨损加剧。导致密封失效。为了避免这种情况的发生，在往复运动密封装置的延长轴端必须使用防尘圈。

5。滑动外观对O形圈的影响

滑动面粗糙度是影响O形圈表面冲突和磨损的直接因素。一般来说，表面光洁度与磨损之间的冲突很小，因此滑动表面的粗糙度值通常很低（Ra0.2-0.050 um）。然而，实验表明，太低的表面粗糙度（Ra小于0.050 um）会对冲突和磨损产生不利影响。这是因为外观小而不均匀，能粘附到必要的光滑油膜上。因此，有必要选择合适的外观要求。

滑动面的原材料也会影响O型圈的使用寿命。滑动材料越硬，耐磨性越高，保持清洁度的能力越强，O型圈的寿命越长。这也是液压缸活塞杆镀铬的一个重要原因。同样，可以解释为相同粗糙度的铜、铝合金滑动面在密封圈上的摩擦磨损比钢滑动面严重，低硬度、大收缩的密封圈比高硬度、小收缩的密封圈更差。

6。O型圈的冲突力及应用

在动态密封设备中，冲突和磨损是影响O形圈损坏的重要因素。磨损程度主要取决于冲突的强度。当液体压力较小时，O型环的摩擦力大小取决于其预收缩。当工作流体处于压力下时，随着工作压力的增加，摩擦力增大。当工作压力小于20MPa时，其关系近似为线性。当压力大于20MPa时，随着压力的增加，O型圈和金属表面接触面积的增加也逐渐变慢，冲突力的增加也相应变慢。在正常情况下，O型环的使用寿命随液体压力的增加近似呈平方关系下降。

在旋转轴或往复轴与O形圈之间，由于摩擦力的增加，产生了大量的热冲突。因为大多数O型环是由橡胶制成的，所以它们的导热性非常差。因此，热的冲突会导致橡胶老化，导致O型圈的有效性和破坏其密封功能。冲突也会损坏O形圈的外观，减少收缩量。严重的冲突会很快导致O形圈外观损坏和密封失效。当密封件用于气动往复运动时，摩擦热也会引起粘连，从而进一步增大摩擦力。

在运动密封件低速运动过程中，抗冲突仍然是引起爬行的一个重要因素，影响着各部件和系统的工作性能。因此，冲突是运动密封的重要功能之一。冲突系数是冲突特征的评价指标。合成橡胶的冲突系数较大，因为密封通常处于油的混合光滑状态或在运行中更平滑，冲突系数一般小于0.1。冲突力的大小在很大程度上取决于密封件的外部硬度和粗糙度。

7。焦耳热效应

橡胶数据的焦耳热效应是指拉伸过程中橡胶热冲击的缩短。在设备的O形圈中，为防止其在密封槽中移动，当其用作往复运动密封时，不受变形的影响，一般使其处于一定的张力状态。但如果在旋转运动中采用这种设备方法，会产生不良的结果。在旋转轴上被紧紧地吊起的O形圈，由于旋转运动产生的热冲突而缩短，从而增加了拧紧力。因此，摩擦热的缩短增加了摩擦热的紧力，这种反复循环极大地促进了橡胶的老化和磨损。