淺談O形密封技術(shù)

王歆遠(yuǎn)

摘要：本文對(duì)O形密封技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地綜合性分析，闡述了O形密封圈的密封機(jī)理、影響O形密封圈密封性能因素、O形密封圈安裝要求和應(yīng)用中的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：密封圈；密封槽；密封性

O形密封圈因成本低和使用簡(jiǎn)便，且密封效果好，被廣泛應(yīng)用于不同種類的固定密封或動(dòng)密封的場(chǎng)合中，但O形密封圈的密封特性決定其在使用過程中需較高的配合精度，因此正確選擇零件的配合間隙對(duì)密封的可靠性有著很大關(guān)系。

1、O形密封圈的密封機(jī)理

O形密封圈是一種自動(dòng)雙向作用的密封元件，屬于擠壓彈性體密封，安裝時(shí)其徑向和軸向方面先被擠壓由彈性變形產(chǎn)生預(yù)緊力，同時(shí)工作介質(zhì)壓力也擠壓密封圈，使之產(chǎn)生自緊力，且隨系統(tǒng)壓力的提高而增大，因此O形密封圈這種擠壓彈性體密封屬于自緊式密封。

密封形式分為多種，按負(fù)載類形可分為靜密封和動(dòng)密封；按O形密封圈的安裝形式又可分為徑向安裝和軸向安裝。

1.1用于靜密封時(shí)的密封原理

在靜密封中以O(shè)形圈應(yīng)用最為廣泛。O形密封圈裝入密封槽后，由于槽寬大于O形密封圈的截面直徑，槽深小于其截面直徑，裝配后O形密封圈在軸向有一定的壓縮量而產(chǎn)生彈性變形，對(duì)接觸面產(chǎn)生一定的初始接觸壓力，即使沒有介質(zhì)壓力或者壓力很小，O形密封圈靠自身的彈性力作用而也能實(shí)現(xiàn)密封；當(dāng)容腔內(nèi)充入有壓力的介質(zhì)后，在介質(zhì)壓力的作用下，O形密封圈向低壓側(cè)發(fā)生位移，同時(shí)其彈性變形進(jìn)一步加大，填充和封閉間隙，這樣大大增加了密封效果。只要O形密封圈存在初始?jí)毫?，就能?shí)現(xiàn)無(wú)泄漏的絕對(duì)密封。

1.2用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的密封原理

O形密封圈用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)其預(yù)密封效果的自密封作用與靜密封一樣，并且由于O形圈自身的彈力，而具有磨損后自動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰?。但由于液體介質(zhì)密封時(shí)，由于桿運(yùn)動(dòng)速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封復(fù)雜。

當(dāng)液體在壓力作用下，液體分子與金屬表面互相作用，油液中所含的“極性分子”在金屬表面上緊密而整齊的排列，沿滑移面與密封件間形成一個(gè)強(qiáng)固的邊界層油膜，并且對(duì)滑移面產(chǎn)生極大的附著力。該液體薄膜始終存在于密封件與往復(fù)運(yùn)動(dòng)面之間，它亦起一定的密封作用，并且對(duì)運(yùn)動(dòng)密封面的潤(rùn)滑是非常重要的。

O形圈不適合用作速度非常低的往復(fù)動(dòng)密封和單獨(dú)作為高壓往復(fù)動(dòng)密封。這主要是因?yàn)樵谶@種條件下摩擦較大，會(huì)導(dǎo)致密封過早失效。

2、影響O形密封圈密封性能的因素

通過O形密封圈的密封機(jī)理的介紹，詳細(xì)地說明了O形密封圈在靜密封、往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)的工作原理，下面將對(duì)影響O形密封圈的密封性能的因素作簡(jiǎn)要說明。

2.1材料

O形密封圈的材料硬度是評(píng)定密封性能最重要的指標(biāo)，O形密封圈的硬度決定了其壓縮量和密封溝槽最大的允許擠出間隙。

同時(shí)在使用前應(yīng)對(duì)密封圈的表面質(zhì)量進(jìn)行檢查，避免影響密封性能的缺陷存在。

2.2擠出間隙

O形密封圈在密封溝槽中受介質(zhì)壓力作用下會(huì)發(fā)生變形，且有可能向低壓側(cè)移動(dòng)，即“流”向間隙位置，達(dá)到密封效果，且隨著壓力的增加，O形密封圈發(fā)生更大的變形，使其應(yīng)力增加，獲得更緊密的密封。但在O形圈承受高壓情況下，會(huì)被擠入到間隙中，造成密封失效。而O形密封圈在使用中的最大允許擠出間隙與系統(tǒng)壓力、O形密封圈截面直徑及其材料硬度有關(guān)。通常情況下，工作壓力越高，最大允許擠出間隙的取值越小。如果間隙超過允許范圍，就會(huì)導(dǎo)致O形密封圈擠出甚至損壞。因此在靜密封的應(yīng)用中可以通過修改密封溝槽的設(shè)計(jì)和O形密封圈的選型來(lái)盡可能的減小間隙。

2.3拉伸與壓縮

將O形圈安裝在密封溝槽內(nèi)時(shí)，要受到一定的拉伸或壓縮。若拉伸和壓縮的數(shù)值過大，將導(dǎo)致O形密封圈過度增大或減小，因?yàn)槔?%相應(yīng)地使截面直徑減小約0.5%。對(duì)于孔用密封，O形圈最好處于拉伸狀態(tài)，最大允許拉伸量為6%；對(duì)于軸用密封，O形密封圈最好沿其周長(zhǎng)方向受壓縮，最大允許周長(zhǎng)壓縮量為3%。

2.4壓縮率和壓縮永久變形

O形密封圈是典形的擠壓形式密封，其在密封溝槽中的初始變形（壓縮率）對(duì)密封性能是非常重要的。

選取密封圈壓縮率時(shí)主要應(yīng)考慮的因素，一是要有足夠的密封面接觸壓力；二是摩擦力應(yīng)盡量??；三是應(yīng)盡量避免永久性變形。

壓縮永久變形是評(píng)定O形圈密封性能的另一重要指標(biāo)，在壓力作用下，作為彈性元件的O形圈產(chǎn)生彈性變形，且隨著壓力地增大，也會(huì)出現(xiàn)永久的塑性變形，通常，為防止出現(xiàn)永久的塑性變形，根據(jù)不同類形的密封結(jié)構(gòu)O形密封圈選取符合要求的最大壓縮率。

3、O形密封圈的安裝要求及應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

3.1 O形密封圈的安裝要求

安裝過程中不允許出現(xiàn)O形圈被劃傷和位置安裝不正，以及O形圈被扭曲或過度拉伸等情況，特別是對(duì)用密封條粘結(jié)成的O形圈，不得在其連接處拉伸。裝配前，密封溝槽、密封配合面必須嚴(yán)格清洗，同時(shí)在O形圈裝配前要對(duì)其表面涂敷潤(rùn)滑脂。

為了防止O形圈在安裝時(shí)被尖角和螺紋等銳邊切傷或劃傷，應(yīng)使用無(wú)銳邊的工具進(jìn)行裝配，且應(yīng)在安裝的軸端和孔端留有15？～30？的引入角。當(dāng)O形圈需通過外螺紋時(shí)，應(yīng)使用專用的薄壁金屬導(dǎo)套，套住外螺紋；如果O形圈需通過孔口時(shí)，應(yīng)使孔口倒成相應(yīng)的斜角形狀，以防O形圈被劃傷。

3.2 O形密封圈應(yīng)中的注意事項(xiàng)

3.2.1 O形密封圈對(duì)被密封零件表面加工精度要求

O形密封圈對(duì)被密封零件表面光潔度要求很高。提高表面光潔度的目的在于減少摩擦阻力，延長(zhǎng)密封圈的使用壽命。一般規(guī)定靜密封零件表面光潔度為0.16μm。

3.2.2 O形密封圈不可重復(fù)使用

O形密封圈在作靜密封時(shí)，安裝在矩形或三角形溝槽中，占據(jù)了溝槽的全部空間，收到了很好的密封效果。但由于壓縮量較大，O形密封圈的永久變形也很大，故不能重復(fù)使用。

3.2.3 注意密封介質(zhì)和O形密封圈材料的相容性

O形密封圈所選用的材料和密封介質(zhì)相容性不好時(shí)，就會(huì)使在介質(zhì)中使用的O形密封圈過渡膨脹或收縮，引起密封圈快速損壞或老化，造成設(shè)備嚴(yán)重泄漏。

4、結(jié)論

O形密封圈是設(shè)備工作時(shí)防止介質(zhì)（液體、氣體等）泄漏，或者防止雜質(zhì)（塵埃、空氣或水等）從外部侵入設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)的元件。密封件的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作、工作效率和性能及使用壽命都有很大影響，必須予以足夠重視。因此為了正確地選擇所需要的密封圈，必須要熟悉各種密封件的形式及特點(diǎn)，密封材料的特性、使用條件及應(yīng)用范圍等，本文對(duì)O形密封圈的密封性能、影響因素及安裝使用中的注意事項(xiàng)等方面作了簡(jiǎn)要的分析，為O形密封圈的正確選擇提供了一些參考

參考文獻(xiàn)：

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