信息化背景下淺談“O”型密封圈失效原因及防治措施

李巖

摘 要 本文根據現(xiàn)場實際工作經驗，介紹了“O”型密封圈失效原因及防治措施，為現(xiàn)場維護提供了工作保障。

關鍵詞 原理；密封圈；密封

前言

“O”型圈是液壓、氣動系統(tǒng)中常見的密封形式，具有結構尺寸小、拆卸方便；靜態(tài)、動態(tài)密封均可使用；動摩擦阻力?。磺覂r格低廉等優(yōu)點。應用非常廣泛。然而在日常生產中，液壓、氣動等設備在使用中仍然存在“O”型密封出現(xiàn)失效而導致密封介質泄露的情況，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，被密封介質內壓小于接觸壓力時，封閉性最好，不會發(fā)生泄漏。當沖壓密封的內部中心大于接觸壓力時，密封存在問題并且會發(fā)生泄漏。 但是當“O”形圈用于靜密封和動密封時，接觸面的接觸壓力可能由不同的方法引起，描述的計算方法如下：

1.1 用于靜密封時的密封原理

在密封條上插入“O”形圈之后，反向環(huán)形部分通過與壓縮應力接觸而彈性變形。 從而在接觸面上產生預先存在的接觸壓力po。 即使沒有壓力或介質壓力過小，也可以實現(xiàn)“O”形密封圈的彈力。 當中壓空心，介質壓力“O”形環(huán)位移傳遞到低壓側時，其彈性變形進一步增大，填補和封閉間隙δ。 此時，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形圈的壓力能夠達到絕對密封無滲漏。 這種來自介質本身的壓力改變“O”型圈的接觸狀態(tài)，使郵票的性質，被稱為自封式的作用。

理論上，即使零壓縮變形在油的壓力下也能被密封，但實際上在安裝時“O”型圈可能會有偏心。 所以密封槽中的O型圈一般會受到7%～30%的壓縮變形。 靜態(tài)密封可以獲得較大的壓縮比，動態(tài)壓蓋可以獲得較小的壓縮比值。 這是因為合成橡膠在低溫下被壓縮，因此應該考慮靜態(tài)O形密封圈的預壓縮量來補償?shù)蜏厥湛s。

1.2 用于往復運動密封時的密封原理

在氣動旋轉液壓元件和系統(tǒng)中，往復動密封是最常見的密封要求之一。 往復密封采用動力缸活塞缸體，活塞行程蓋和各類滑閥。該間隙由一個圓柱形桿和一個圓柱形孔構成，而該桿偶然地移動到圓柱形孔中。密封作用限制流體的軸向泄漏。對于往復式密封件，O型圈預密封效果和自密封功能與靜態(tài)密封件相同，并且能夠自動補償由于環(huán)本身彈性的磨損。但是由于介質的液封，由于桿的轉速，流體壓力，粘度的作用，情況比靜密封復雜。

2 O形密封圈的主要失效原因及其防治措施

使用“O”形圈安裝不當會加速損壞，從而失去密封效果，生產和日常使用中的問題表明，如果密封裝置的不同部位沒有問題，只需增加壓力介質的時候不會造成“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，擠壓O形圈。③和導致的運動引起的O形圈扭曲。下面我就淺談以上三點原因發(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)下具有壓縮應力松弛現(xiàn)象，壓力應力隨時間增加而減小。 時間越長，壓縮率和拉伸量越大，由于橡膠應力的松弛，應力越大，導致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單方法。

（2）溫度與環(huán)松弛之間的關系，“O”過程溫度是影響“O”形環(huán)永久變形的另一個重要因素。 高溫會加速橡膠材料的老化。 工作溫度較高時，O型圈壓縮設定就越大。當永久帶大于40%時，O形圈失去密封能力和泄漏。因此，設計時應盡量保證O型圈具有適當?shù)墓ぷ鳒囟龋蚴褂玫蜏豋型圈材料來擴大使用壽命。

（3）中等工作壓力是導致O形圈永久變形的主要因素，現(xiàn)代液壓設備的工作壓力日益增加長時間的高壓會導致永久性的O形圈變形。因此，設計時應根據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“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，會導致密封間隙擴大和間隙擠壓現(xiàn)象加劇。O形圈硬度對間隙提取現(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形圈間隙越嚴重。防止咬傷的措施是嚴格控制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?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，O型圈全體沒有完全進入到密封槽內，導致在給密封施加接觸壓力時，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O型圈施加接觸壓力前，確認O型圈全體全部在密封槽內。禁止盲目地對O型圈施加接觸壓力。

2.3 扭曲現(xiàn)象

扭曲是指O形環(huán)沿周向旋轉現(xiàn)象，扭曲現(xiàn)象一般發(fā)生在動態(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：安裝密封圈不應是它處于扭曲狀態(tài)。安裝前確認 活塞桿和缸筒的間隙，確認磨損不超標O型圈斷面直徑均勻，誤差不超標情況下，再行安裝。

綜上所述、O型圈失效原因及防范措施是根據現(xiàn)場設備工作環(huán)境及安裝裝配情況為依據的一個總結，所述只是涵蓋了大部分O型圈失效原因及措施，并不全面，有些具體問題還需根據現(xiàn)場具體情況來分析判斷。