摘 要：介紹了O形橡膠密封圈的常用密封構(gòu)造和密封原理，詳細(xì)論述了O形橡膠密封圈用密封槽的選用、密封失效的原因及其解決途徑。

關(guān)鍵詞：O形橡膠密封圈;構(gòu)造;原理;密封槽選用;密封失效;解決途徑

1 常用密封構(gòu)造

如圖1所示， O形橡膠密封圈是一種截面形狀為圓形（也稱O形）的環(huán)形橡膠密封件，也簡(jiǎn)稱O形密封圈或O形圈，其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）”的要求。

O形橡膠密封圈是目前應(yīng)用最廣泛的固定密封（也稱靜密封）、往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封件，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、密封性能優(yōu)良、使用范圍廣、安裝用槽——密封槽（也稱溝槽）易于設(shè)計(jì)制造及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。所以說，實(shí)踐生產(chǎn)中 O形橡膠密封圈可用作外徑、內(nèi)徑、端面及端面倒角等密封，如：用作動(dòng)密封可實(shí)現(xiàn)孔（活塞）密封（如圖2a所示）、軸（活塞桿）密封（如圖2b所示）及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸密封（如圖2c所示）;用作靜密封又可區(qū)分為徑向靜密封（如圖2d所示）、端面靜密封（也稱軸向靜密封，如圖2e所示）和端面倒角處?kù)o密封（如圖2f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)壓作用型靜密封（如圖2g所示）和承受外壓（真空管路）作用型靜密封（如圖2h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溝槽的圓柱面大徑之間的偏差盡可能?。ㄈ鐖D2g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)徑與溝槽的圓柱面小徑之間的偏差盡可能小（如圖2h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。

2 密封原理

由于O形橡膠密封圈屬于擠壓型密封圈，它是依靠O形橡膠密封圈安裝在溝槽中所產(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)生初始接觸應(yīng)力σ0而獲得密封效果（如圖3a所示）。在受到介質(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溝槽的對(duì)應(yīng)側(cè)（低壓側(cè)），同時(shí)產(chǎn)生隨介質(zhì)壓力P的變化而變化的附加接觸應(yīng)力σc（如圖3b所示），結(jié)果初始接觸應(yīng)力σ0與附加接觸應(yīng)力σc一起共同作用（如圖3b所示）阻止接觸表面（密封面）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3b所示，若以介質(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一受力微元體，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4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形橡膠密封圈溝槽通常是由剛性好的金屬材料等設(shè)計(jì)制造的，在介質(zhì)壓力P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;也就是說與其配合的O形橡膠圈在x和y方向的變形（線應(yīng)變）也可近似認(rèn)為是零。

顯然，在介質(zhì)壓力P的作用下，如果沒有初始接觸應(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，O形橡膠密封圈安裝在密封槽中因壓縮所產(chǎn)生的適宜的彈性變形是實(shí)現(xiàn)密封的前提條件。

由此可見，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，在一定范圍內(nèi)，作用于接觸表面（密封面）的附加接觸應(yīng)力σc也越大，這就是O形橡膠密封圈所謂的自密封作用。結(jié)果接觸表面（密封面）獲得的初始接觸力σ0與附加接觸應(yīng)力σc之和（σ0+σc）也越大，從而達(dá)到密封接觸表面（密封面）的作用，這就是O形橡膠密封圈的密封機(jī)理。

3 密封用槽的選用

實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：O形橡膠密封圈的密封效果在一定程度上取決于O形橡膠密封圈的尺寸及其之配套的密封槽相應(yīng)尺寸的合理匹配，并獲得適宜的截面壓縮率和軸向拉伸率，從而獲得優(yōu)良的密封效果及適宜的使用壽命。顯然，密封槽設(shè)計(jì)制造時(shí)，若O形橡膠密封圈的壓縮率過小，就會(huì)導(dǎo)致密封失效，造成泄漏;否則，若O形橡膠密封圈的壓縮率過大，也會(huì)造成O形橡膠密封圈因橡膠應(yīng)力松弛而引起泄漏。同樣，在裝配過程中，若操作不細(xì)心，也會(huì)因裝配阻力較大而引起O形橡膠密封圈產(chǎn)生過大的拉伸變形等損傷損壞造成泄漏。所以說，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)O形橡膠密封圈安裝用槽——密封槽的選用都有較嚴(yán)格的規(guī)定。

3.1 密封槽的構(gòu)造

目前，國(guó)內(nèi)外O形橡膠密封圈用密封槽主要有以下四種構(gòu)造方式：矩形槽（如圖5a所示）、燕尾形槽（也稱梯形槽，如圖5b所示）、半圓形槽（如圖5c所示）和三角形槽（如圖5d所示）。其中半圓形槽可用于旋轉(zhuǎn)密封用溝槽，但實(shí)踐生產(chǎn)中應(yīng)用較少。三角形槽可用于端面靜密封，但實(shí)踐生產(chǎn)中也很少應(yīng)用;三角形槽僅用于端面倒角處?kù)o密封。燕尾形槽（梯形槽）雖然可用于摩擦阻力要求較低的工況，但因其密封槽的槽型復(fù)雜，加工費(fèi)用較高，實(shí)踐生產(chǎn)中也很少應(yīng)用。至于矩形槽既適用于靜密封用密封槽，也適用往復(fù)運(yùn)動(dòng)及旋轉(zhuǎn)運(yùn)用密封槽，是目前O形橡膠密封圈用密封槽的常用構(gòu)造。所以說，實(shí)踐生產(chǎn)中，O形橡膠密封圈用密封槽通常采用矩形槽，僅端面倒角處?kù)o密封采用三角形溝槽。

3.2 介質(zhì)壓力與密封間隙

由于安裝在密封槽中的O形橡膠密封圈通常是因壓縮作用所產(chǎn)生的彈性變形實(shí)現(xiàn)接觸表面（密封面）的密封。隨著介質(zhì)壓力P的增大，受壓側(cè)（承壓側(cè)）O形橡膠密封圈的一部分被迫擠入密封間隙中去（如圖6所示）[1，4，5]，如果用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封件，那么多次往復(fù)運(yùn)動(dòng)以后， 勢(shì)必造成擠入密封間隙中的一部分O形橡膠密封圈的損傷損壞甚至被切除，從而嚴(yán)重影響O形橡膠密封圈的密封性能及其使用壽命。通常當(dāng)介質(zhì)壓力P≥32 MPa（靜密封，如圖7a及7b所示）[1，4，5]或P≥10 MPa（往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，如圖7c所示）[1，4，5]時(shí)，必須在O形橡膠密封圈的受壓側(cè)（承壓側(cè)）設(shè)置（添加）O形橡膠密封圈用擋圈[1，4，5]，阻止受壓側(cè)（承壓側(cè)）O形橡膠密封圈的一部分?jǐn)D入密封間隙中去而造成損傷損壞等。若承受介質(zhì)壓力 ≥10 MPa（往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封）的雙向作用時(shí)[1，4，5]，那么需在受壓（承壓）介質(zhì)的兩側(cè)各設(shè)置（添加）O形橡膠密封圈用擋圈（如圖8所示）[1，4，5]。O形橡膠密封圈用擋圈通常采用聚甲醛、尼龍 1010、尼龍6、尼龍66及 填充聚四氟乙烯等材質(zhì)制造，但需在軸向方向開一寬度（t）約為1 mm 及α=68°的斜槽（如圖9所示），便于O形橡膠密封圈用擋圈的安裝及拆卸等。

考慮到具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩耦合面之間必須具有適宜的密封間隙（簡(jiǎn)稱間隙），如：往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞（活塞桿）與缸筒（缸蓋導(dǎo)向套）之間的配合必須選用間隙配合。其間隙的大小主要與介質(zhì)壓力、O形橡膠密封圈的硬度及相對(duì)運(yùn)動(dòng)耦合面之間形成潤(rùn)滑油膜層的最小厚度值等有關(guān)，若間隙太小，加工制造及裝配困難，而且生產(chǎn)制造成本高，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;若間隙過大，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)壓力越大，要求的間隙越小;O形橡膠密封圈的硬度值越高，其間隙可選取大一些。同時(shí)，實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：相對(duì)運(yùn)動(dòng)耦合面之間選用H8/f8或H9/f9的間隙配合，且兩耦合表面的粗糙度值（Ra）選用1.6 ～ 0.8μm或小于0.8μm，可獲得預(yù)定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)最小潤(rùn)滑油膜層厚度、優(yōu)良的密封效果及適宜的使用壽命。

3.3 O形橡膠密封圈的壓縮率

O形橡膠密封圈安裝在密封槽中產(chǎn)生壓縮變形，其壓縮率w與其截面直徑t及密封槽的深度k（O形橡膠密封圈壓縮后的高度）相關(guān)，其關(guān)系如下：

w=■×100%

式中：w——O形橡膠密封圈的壓縮率;

t——O形橡膠密封圈的截面直徑，單位：mm;

k——密封槽的深度，單位：mm。

所以說，選用O形橡膠密封圈的壓縮率時(shí)，需考慮以下幾方面的因素：

（1）必須具有足夠的密封接觸表面積及表面接觸應(yīng)力。

（2）摩擦阻力（動(dòng)密封）應(yīng)盡可能小。

（3）避免O形橡膠密封圈產(chǎn)生永久變形。

事實(shí)上，壓縮率越大就可以獲得較大的密封表面接觸應(yīng)力，但過大的表面接觸應(yīng)力無疑會(huì)增大滑動(dòng)摩擦阻力（動(dòng)密封）及O形橡膠密封圈的永久變形。反之，壓縮率過小，可能因密封槽的形狀位置誤差（如：同軸度誤差等）、O形橡膠密封圈的尺寸誤差及形狀誤差等抵消（消失）部分壓縮率而造成泄漏。因此，在選擇O形橡膠密封圈的壓縮率時(shí)，靜密封用O形橡膠密封圈，其壓縮率通常大于動(dòng)密封用O形橡膠密封圈，但其最大值應(yīng)≤25%（當(dāng)然與采用的橡膠材質(zhì)種類相關(guān)）。否則，將造成壓縮應(yīng)力的顯著松弛和過大的永久變形，尤其在高壓高溫等環(huán)境條件下更為嚴(yán)重。

此外，O形橡膠密封圈壓縮率的選擇還需考慮工作環(huán)境條件的影響，如：用作靜密封還是往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封，靜密封又可分為軸向靜密封、徑向靜密封和端面倒角處?kù)o密封，軸向靜密封的泄漏是由軸向間隙造成的，而徑向靜密封的泄漏則是因徑向間隙產(chǎn)生的。由此可見，O形橡膠密封圈壓縮率的選擇原則大致如下：

（1）靜密封用O形橡膠密封圈：通常選取壓縮率為15 ～ 25%。

（2）動(dòng)密封用O形橡膠密封圈。

① 往復(fù)運(yùn)動(dòng)用O形橡膠密封圈通常選取壓縮率為10 ～ 15%。

②低摩擦往復(fù)運(yùn)動(dòng)用O形橡膠密封圈。

為了降低摩擦阻力，低摩擦往復(fù)運(yùn)動(dòng)用O形橡膠密封圈一般選取較小的壓縮率約8 ～ 10%。同時(shí)，還要考慮介質(zhì)（如：液壓油）及溫度等引起橡膠材料的膨脹等。除給定的壓縮變形外，其允許的最大膨脹率為15%，若超過這一范圍，說明橡膠材料的選用不合理，應(yīng)采用其它種類的橡膠材料。

③旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用O形密封圈必須考慮焦耳效應(yīng)的影響。

所謂焦耳效應(yīng)就是旋轉(zhuǎn)軸與O形橡膠密封圈之間因摩擦發(fā)熱，考慮到橡膠材料的反常性能，即在拉伸應(yīng)力的狀態(tài)下，受熱后橡膠材料就會(huì)急劇收縮而不是伸長(zhǎng)（膨脹），橡膠材料的這種反?，F(xiàn)象就稱為橡膠材料的焦耳效應(yīng)[4]。因此，實(shí)踐生產(chǎn)中，一般選取O形橡膠密封圈的內(nèi)徑應(yīng)比旋轉(zhuǎn)軸徑大3 ～ 5%，截面壓縮率約5%即可[4]。

3.4 O形橡膠密封圈的拉伸率

O形橡膠密封圈裝入溝槽后，通常都會(huì)產(chǎn)生一定的拉伸率。與壓縮率一樣，拉伸率的大小也會(huì)影響O形橡膠密封圈的密封性能及其使用壽命。若拉伸率過大，不但O形橡膠密封圈安裝困難，而且也會(huì)因截面直徑的變化造成壓縮率的降低，甚至產(chǎn)生泄漏。拉伸率v可用下式表示：

式中：v——O形橡膠密封圈的拉伸率;

d——密封軸軸徑，單位：mm;

D——O形橡膠密封圈的內(nèi)徑，單位：mm。

其余同前述。

值得注意的是：軸向靜密封根據(jù)介質(zhì)壓力的大小，O形橡膠密封圈可區(qū)分為承受內(nèi)壓作用型軸向靜密封和外壓作用（如：真空管路等）型軸向靜密封兩種工況，顯然承受內(nèi)壓作用時(shí)，增加O形橡膠密封圈的拉伸率，而承受外壓作用時(shí)，則減少O形橡膠密封圈的拉伸率。

4.9 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。

5 解決途徑

5.1 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)度為5 mm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)度為5 mm及斜度角為15 ～ 30°的導(dǎo)向錐面，并在O形橡膠橡膠密封圈所經(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。

5.2 規(guī)范設(shè)計(jì)，選用適宜的O形橡膠密封圈

根據(jù)O形橡膠密封圈的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)及其環(huán)境條件，如：用作靜密封還是用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封或用作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封，介質(zhì)壓力的大小、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的大?。▌?dòng)密封）、工作溫度的大小及工作現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的清潔狀況（如：有無粉塵污染、是否空氣渾濁、是否臟、亂、差等），經(jīng)綜合分析及仔細(xì)思考后，選取彈性適宜、硬度適宜、材質(zhì)適宜、永久變形小及適宜規(guī)格尺寸的O形橡膠密封圈。

5.3 合理選用密封間隙

相對(duì)運(yùn)動(dòng)耦合面（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)耦合件之間必須存在間隙。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)耦合面之間選用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 ～ 0.8 μm，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。

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

密封槽的規(guī)格尺寸通?？砂础盎钊麥喜鄢叽纭⒒钊麠U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)定的密封用槽尺寸及公差等選用。歸納起來，不外乎是設(shè)計(jì)制造過程中，應(yīng)確保密封用槽槽口處圓柱面與槽底不圓柱面之間的同軸度要求（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）要求;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;并努力提高槽壁及槽底的表面光潔度等。

5.5 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。要求橡膠材料結(jié)構(gòu)致密，具有適宜的彈性，無氣孔、無針眼、無麻點(diǎn)、無凸起、無凹坑、無裂紋及無毛刺等缺陷，且外表光潔，無粘附物等。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。

5.6 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，對(duì)于氣壓系統(tǒng)，也應(yīng)定期清洗和（或）更換空氣過濾器的過濾芯;定期排放油水分離器的油水混合物，定期向油霧器增補(bǔ)經(jīng)過過濾后的潤(rùn)滑油;也應(yīng)做好油霧器用潤(rùn)滑油的儲(chǔ)藏及保管工作。只有這樣，才能確保工作介質(zhì)（如：液壓油、壓縮空氣等）的清潔度符合規(guī)定的要求。至于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的清潔度則是要求空氣清晰、地面干燥、清潔衛(wèi)生、無灰塵及污水等污物。

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。

6 結(jié) 論

6.1 O形橡膠密封圈的優(yōu)缺點(diǎn)

目前，O形橡膠密封圈是國(guó)內(nèi)外國(guó)防及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的液壓、氣動(dòng)用密封件。在一定的溫度、壓力、運(yùn)行速度（往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度或旋轉(zhuǎn)速度或靜止?fàn)顟B(tài)）及不同的介質(zhì)（如：液壓油、壓縮空氣等）都能實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的密封作用及具有適宜的使用壽命。與其它密封件相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，體積小，重量輕。

（2）具有自密封功能，密封效果好，僅需采用一個(gè)O形橡膠密封圈就能達(dá)到雙向密封的作用。

（3）密封性能良好，用作靜密封時(shí)，若設(shè)計(jì)制造處理得當(dāng)，通常幾乎沒有泄露;用作運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，只是在運(yùn)動(dòng)速度（往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度）較高時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生泄漏。

（4）運(yùn)動(dòng)摩擦阻力小，對(duì)介質(zhì)（液壓油）、壓力和溫度的適應(yīng)性好[5]。

（5）O形橡膠密封圈的規(guī)格尺寸及其溝槽尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，易于加工制造。同時(shí)，橡膠材料來源廣泛，易于采購(gòu)，并且價(jià)格低廉。

但也存在以下缺點(diǎn)：

（1）起動(dòng)時(shí)摩擦阻力（靜摩擦阻力）較大，磨損后自動(dòng)補(bǔ)償作用較差，使用壽命短[5]。

（2）用作氣動(dòng)裝置密封時(shí)，必須增加油霧器添加潤(rùn)滑油，以免產(chǎn)生磨粒摩損等。

6.2 O形橡膠密封圈的應(yīng)用范圍

（1）靜密封。

目前，O形橡膠密封圈是應(yīng)用最廣泛的靜密封件。如果設(shè)計(jì)制造及正確使用時(shí)，O形橡膠密封圈在靜密封裝置中可達(dá)到絕無泄漏的密封效果。這是因?yàn)镺形橡膠密封圈裝入溝槽后，其截面承受接觸應(yīng)力（壓應(yīng)力）的作用而產(chǎn)生彈性變形，對(duì)接觸表面（密封面）產(chǎn)生初始接觸應(yīng)力σ0。即使沒有介質(zhì)壓力（壓力為零）或介質(zhì)壓力較小時(shí)，O形橡膠密封圈就依靠自身的彈性變形就能實(shí)現(xiàn)密封作用（簡(jiǎn)稱預(yù)密封作用）。當(dāng)容腔內(nèi)充入介質(zhì)壓力時(shí)，在介質(zhì)壓力的作用下，O形橡膠密封圈移向低壓側(cè)，同時(shí)其彈性變形也急劇增大，并對(duì)接觸面產(chǎn)生更大的隨介質(zhì)壓力增大而增大的附加接觸應(yīng)力σc，結(jié)果初始接觸應(yīng)力σ0與附加接觸應(yīng)力σc共同作用（σ0+σc），填充和封閉密封間隙，達(dá)到密封的目的。

由此可見，只要O形橡膠密封圈存在初始?jí)簯?yīng)力σ0，就能實(shí)現(xiàn)絕無泄漏的密封效果，這種依靠介質(zhì)壓力來調(diào)整及改善O形橡膠密封圈與密封表面的接觸狀態(tài)達(dá)到密封的作用就稱之為自密封作用。

（2）往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。

用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，O形橡膠密封圈的預(yù)密封作用和自密封作用與用作靜密封時(shí)一樣，并且因O形橡膠密封圈自身的彈性作用力，還具有磨損后的自動(dòng)補(bǔ)償功能。但因密封壓力介質(zhì)（如：液壓油）時(shí)，由于活塞桿（活塞）的運(yùn)動(dòng)速度、工作溫度、介質(zhì)（如：液壓油）壓力及粘度等影響，其工作狀況比靜密封時(shí)復(fù)雜得多。

總之，O形橡膠密封圈作為往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，體積小，重量輕，且價(jià)格低廉。主要應(yīng)用范圍如下：

①中低壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，一般限于短行程和10 MPa左右的中低壓系統(tǒng)。

②小直徑、短行程及中低壓液壓滑閥。

③氣壓系統(tǒng)，如：氣動(dòng)滑閥和氣動(dòng)缸。

④用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)組合密封件（如：滑環(huán)組合密封件及同軸組合密封件等）中的彈性元件。

由此可見，O形橡膠密封圈用作往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封最適宜小直徑、短行程、中低壓液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及氣動(dòng)缸、氣動(dòng)閥等采用;在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常限于短行程和10 MPa的中低壓系統(tǒng)。但O形橡膠密封圈不宜單獨(dú)用作運(yùn)動(dòng)速度非常低（≤0.03 m/s）、非常高（>0.8 m/s）的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封和高壓或超高壓（介質(zhì)壓力≥32 MPa）往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，這是因?yàn)樵摴r下O形橡膠密封圈產(chǎn)生的靜摩擦阻力（運(yùn)動(dòng)速度非常低，且≤0.03 m/s）非常大和摩擦阻力（運(yùn)動(dòng)速度非常高，且>0.8 m/s，高壓或超高壓，且介質(zhì)壓力≥32 MPa）特別大的緣故，導(dǎo)致密封過早失效。所以說，在實(shí)踐生產(chǎn)應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的工作參數(shù);如：溫度、運(yùn)動(dòng)速度、介質(zhì)壓力及粘度等選用適宜材質(zhì)適宜硬度及適宜規(guī)格尺寸的O形橡膠密封圈，并且裝配得當(dāng)，才能獲得滿意的密封效果。

（3）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封。

在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封中，通常采用油封和機(jī)械密封。但油封的工作壓力低，而且與O形橡膠密封圈相比，具有體積大、形狀復(fù)雜及加工制造工藝性差等缺點(diǎn)。機(jī)械密封雖然可應(yīng)用于高壓（介質(zhì)壓力40 MPa）、高速（50 m/s）及高溫（400℃）等工況，但其結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，體積龐大，顯然生產(chǎn)成本費(fèi)用高昂;僅適用于石油、化工行業(yè)等重型機(jī)械設(shè)備采用。

O形橡膠密封圈用作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封的主要缺陷是橡膠材料易產(chǎn)生焦耳效應(yīng)。焦耳效應(yīng)迫使高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸與O形橡膠密封圈的接觸處（密封表面）摩擦生熱，這些熱量促使接觸部位的溫度急劇上升，從而造成橡膠材料受熱嚴(yán)重變形，其后果是O形橡膠密封圈的壓縮率和拉伸率產(chǎn)生變化，導(dǎo)致密封過早失效。同時(shí)，發(fā)熱量不僅加速橡膠材料的老化及降低其使用壽命，而且還破壞了接觸處（密封表面）潤(rùn)滑油膜的生成導(dǎo)致密封表面的斷油，從而加速O形橡膠密封圈的急劇磨損等。

鑒于上述情況，目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用O形橡膠密封圈開展了深入廣泛的研究，歸納總結(jié)出避免橡膠密封材料產(chǎn)生焦耳效應(yīng)的遵循規(guī)律——根據(jù)橡膠密封材料的性能合理選用O形橡膠密封圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要是控制其壓縮率和拉伸率的大小。實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明：使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用O形橡膠密封圈的內(nèi)徑比旋轉(zhuǎn)軸軸徑大約3 ～ 5%[4]，選用較小壓縮量率約5%[4]，盡量采用受熱量影響小的橡膠密封材料——氟橡膠，并充分考慮并做好O形橡膠密封圈安裝部位的散熱工作等。能最大限度地改善O形橡膠密封圈的工作狀態(tài)，可應(yīng)用于線速度高達(dá)3 m/s的旋轉(zhuǎn)軸用密封[1]。

參考文獻(xiàn)

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[8] 佚名. .O形密封圈的主要失效原因及其防治措施.

[9] 佚名. .O形密封圈常見使用問題及應(yīng)對(duì)措施.