O型橡膠密封圈的失效及預(yù)防探討

潘帥，楊張義

（1.杭州大祉機(jī)電有限公司；2.杭州電子科技大學(xué)，浙江 杭州 310000）

O型橡膠密封圈是一種截面結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為圓形的密封元件，多見于現(xiàn)代機(jī)械的密封結(jié)構(gòu)中，其能夠承受極大的積壓而保障其密封效果，并且不論是在靜態(tài)密封還是在運(yùn)動密封中，都能夠充分發(fā)揮其密封性能，因此，成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用的主要元件。但是，在O型橡膠密封圈的實(shí)際使用過程中，也會由于一些原因的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)實(shí)效的情況，因此，需要針對其實(shí)效原因進(jìn)行全面分析，并采用科學(xué)化的預(yù)防措施，以保證其密封性能的全面發(fā)揮。

1 O型橡膠密封圈密封原理

O型橡膠密封圈作為一種現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的密封元件，具有適用于多種密封形式要求、多種機(jī)械運(yùn)動方式、多種不同密封介質(zhì)的應(yīng)用優(yōu)勢，并且其自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造較為簡單，實(shí)際使用中拆裝也極為簡便，并且具有多種材料品種可供不同的使用環(huán)境進(jìn)行選擇，因此，受到了業(yè)界人士的廣泛認(rèn)可。O型橡膠密封圈的密封原理主要是以自身的材料彈性，結(jié)合其實(shí)際使用中受壓力影響，自身結(jié)構(gòu)形態(tài)發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對密封設(shè)備的密封。根據(jù)O型橡膠密封圈的密封形式，可以將其分為間隙密封和接觸密封兩種，顧名思義，間隙密封就是在O型橡膠密封圈的實(shí)際使用過程中，通過對運(yùn)動元件運(yùn)動過程中配合間隙的利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對O型橡膠密封圈密封作用的發(fā)揮。而接觸密封則是O型橡膠密封圈使用中最常見的密封形式，通過O型橡膠密封圈與密封設(shè)備之間的壓力影響，產(chǎn)生彈性變形，進(jìn)而發(fā)揮其密封作用。在O型橡膠密封圈的接觸密封形式中，可以從靜止密封和運(yùn)動密封兩個方面進(jìn)行考慮：首先，靜止密封。O型橡膠密封圈的靜止密封是通過設(shè)備的初始擠壓力來實(shí)現(xiàn)的，其密封性能發(fā)揮中，會受溝槽深度以及徑向密封尺寸的多重影響。其次，動態(tài)密封。O型橡膠密封圈的動態(tài)密封效果則是與密封設(shè)備的軸徑大小、O型橡膠密封圈的接觸寬度、軸體結(jié)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動速度以及O型橡膠密封圈硬度等因素有直接關(guān)聯(lián)，因此，需要根據(jù)其使用中的現(xiàn)實(shí)需求，對其進(jìn)行整體把握，以充分保證O型橡膠密封圈的密封性能。

2 O型橡膠密封圈的失效及預(yù)防

在O型橡膠密封圈的使用過程中，O型橡膠密封圈會受一些現(xiàn)實(shí)因素影響而導(dǎo)致其出現(xiàn)失效的情況，破壞機(jī)械設(shè)備的密封效果，給機(jī)械設(shè)備運(yùn)行帶來不利影響。因此，在新時期機(jī)械設(shè)備的O型橡膠密封圈使用中，對其失效原因的探究并落實(shí)有效的預(yù)防措施，對于新時期機(jī)械設(shè)備制造生產(chǎn)企業(yè)具有重要意義?，F(xiàn)階段O型橡膠密封圈的實(shí)效及預(yù)防主要包含以下4個方面。

2.1 材料原因和預(yù)防

O型橡膠密封圈具有多種材料，其中包含丁腈橡膠、羧酸腈、氟橡膠、乙丙橡膠、氫化丁腈橡膠、硅橡膠、氯丁橡膠、氟硅橡膠、聚氨酯、氯醇橡膠、丁苯橡膠、丁基橡膠、天然橡膠、乙烯/乙丙酸橡膠、聚丙烯酸酯橡膠、全氟橡膠等等，在O型橡膠密封圈的實(shí)際使用中，需要根據(jù)其受力情況、工作溫度以及密封介質(zhì)等多方面因素，對其材料進(jìn)行選擇。一旦O型橡膠密封圈使用中出現(xiàn)材料選擇不科學(xué)的現(xiàn)實(shí)問題或者材料本身受外來因素影響，就會導(dǎo)致其失效情況的發(fā)生。例如，O型橡膠密封圈的使用溫度與材料選擇產(chǎn)生沖突，O型橡膠密封圈進(jìn)行受環(huán)境溫度變化，材料自身與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)變形或者老化的情況，進(jìn)而出現(xiàn)失效。

因此，在O型橡膠密封圈的使用中，需要針對其工作環(huán)境對其材料進(jìn)行科學(xué)化選擇，例如，在O型橡膠密封圈應(yīng)用于油類密封介質(zhì)的使用，最好選擇丁腈橡膠作為其材料，不會與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致其失效；如果應(yīng)用于耐候和臭氧的密封使用中，最好的材料選擇則為氯丁橡膠；如果是應(yīng)用于高溫工作環(huán)境的密封設(shè)計(jì)中，則需要使用硅橡膠或者氟橡膠材料的O型橡膠密封圈；如果將O型橡膠密封圈應(yīng)用在耐壓工作環(huán)境中，則需要使用聚氨酯橡膠；如果O型橡膠密封圈所使用的環(huán)境溫度較低，則需要選擇耐寒效果較好的共聚氯酯橡膠；如果其工作環(huán)境中酸堿變化較為嚴(yán)重，就需要使用聚四氟乙烯材料的O型橡膠密封圈。通過對O型橡膠密封圈材料的科學(xué)化選擇，就能夠避免由于其材料問題導(dǎo)致的失效情況發(fā)生，保證且密封性能的發(fā)揮。

2.2 設(shè)計(jì)原因和預(yù)防

在O型橡膠密封圈的失效情況中，設(shè)計(jì)原因也是導(dǎo)致其失效情況發(fā)生的主要因素之一，由于設(shè)計(jì)中O型橡膠密封圈本身或者其密封軸體安裝槽、活塞桿等的密封尺寸設(shè)計(jì)存在不合理的情況，就會使O型橡膠密封圈的壓縮率發(fā)生變化，加快O型橡膠密封圈的磨損，導(dǎo)致其失效情況的發(fā)生，并且在這種情況下，還有可能出現(xiàn)O型橡膠密封圈密封中咬傷情況的出現(xiàn)，直接導(dǎo)致其密封效果被破壞，造成器密封效果失效。同時，在O型橡膠密封圈的設(shè)計(jì)應(yīng)用中，如果O型橡膠密封圈與機(jī)械設(shè)備的接觸壓力過大，并且缺乏科學(xué)化的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也會加劇O型橡膠密封圈的磨損、老化，導(dǎo)致O型橡膠密封圈結(jié)構(gòu)本身出現(xiàn)材料性能下降的現(xiàn)實(shí)問題，最終導(dǎo)致其失效情況的發(fā)生。并且，如果O型橡膠密封圈設(shè)計(jì)中管接頭與壓力、使用條件限制不符，也會造成O型橡膠密封圈失效的情況出現(xiàn)。

針對由于設(shè)計(jì)原因?qū)е碌腛型橡膠密封圈失效情況，需要在O型橡膠密封圈的實(shí)際使用過程中充分保證其使用設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，保證設(shè)計(jì)人員具有較高的專業(yè)技術(shù)能力，避免以為設(shè)計(jì)人員的專業(yè)能力問題導(dǎo)致設(shè)計(jì)問題的產(chǎn)生。并且在O型橡膠密封圈設(shè)計(jì)使用的實(shí)際過程中，需要遵循O型橡膠密封圈拉伸量為1.03～1.04㎜、壓縮率為15%～25%、安裝槽粗糙度為3.2～1.6μm的基本設(shè)計(jì)使用原則，以充分保證O型橡膠密封圈的密封性能發(fā)揮，避免對機(jī)械設(shè)備的密封效果產(chǎn)生不利影響。

2.3 磨損原因和預(yù)防

在O型橡膠密封圈的使用中，磨損也是較常見的、導(dǎo)致O型橡膠密封圈失效情況發(fā)生的主要原因之一。在O型橡膠密封圈的實(shí)際使用中，會受到一些現(xiàn)實(shí)因素的影響而導(dǎo)致其磨損加劇，最終導(dǎo)致其失效情況的發(fā)生。例如，在O型橡膠密封圈生產(chǎn)制造中，膠料欠硫或過硫、添加成分顆粒過大等，都會對O型橡膠密封圈的性能產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致其實(shí)際使用中耐磨程度下降；同時，如果其生產(chǎn)中尺寸進(jìn)度把握不足，O型橡膠密封圈中存在氣孔、夾雜混合物等情況，就會導(dǎo)致其運(yùn)行磨損增大，導(dǎo)致其密封性能被破壞。

對此，在O型橡膠密封圈的生產(chǎn)制造中，要充分保護(hù)其膠料處理的科學(xué)性，避免其制造使用中雜物的侵入，更要詳細(xì)檢查其結(jié)構(gòu)內(nèi)部是否存在氣孔或夾雜雜物，避免O型橡膠密封圈出現(xiàn)飛邊、毛刺等生產(chǎn)缺陷，進(jìn)而保證其密封使用中正常磨損，避免加劇磨損導(dǎo)致其密封性能下降甚至失效的情況發(fā)生。

2.4 裝配原因和預(yù)防

在O型橡膠密封圈的裝配過程中，也會由于密封圈尺寸選擇的原因，導(dǎo)致密封圈被強(qiáng)行壓入安裝槽，存在異常變形、扭曲等情況，這就會導(dǎo)致密封圈受力不均勻，增加其異常磨損，甚至導(dǎo)致密封圈被破壞，造成其密封失效。并且在安裝中如果出現(xiàn)沙?；蛘呓饘偎樾嫉膿诫s、O型橡膠密封圈被機(jī)械設(shè)備零件的銳利邊緣劃傷等情況，也會導(dǎo)致密封圈的密封性能受到影響，造成其失效情況的發(fā)生。

因此，為了避免因?yàn)檠b配原因而導(dǎo)致的O型橡膠密封圈失效情況發(fā)生，就需要充分保證O型橡膠密封圈裝配工作的質(zhì)量，防止其裝配過程受到異常損傷或者影響，并要預(yù)先對密封槽進(jìn)行全面清潔，避免密封槽內(nèi)存在雜質(zhì)，避免因?yàn)檠b配原因而導(dǎo)致的O型橡膠密封圈失效情況發(fā)生。

3 結(jié)語

O型橡膠密封圈作為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的主要密封元件，在其使用中，需要對其失效原因進(jìn)行全面分析，并采用針對性的預(yù)防措施，充分保證O型橡膠密封圈的密封性能發(fā)揮，避免對機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生影響。