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O形密封圈密封詮釋

2021.09.07

O 形密封圈簡稱O 形圈，是一種截面為圓形的橡膠圈。O 形密封圈是液壓、氣動體系中利用的一種密封件。O 形圈有良好的密封性，既可用于靜密封，也可用于往回生動密封中；不僅可單獨利用，而且是很多組合式密封裝置中的基本組成局部。它的實用范疇很寬，假如資料抉擇切當，可能滿意各種活動前提的請求，工作壓力可從 1.333×105Pa 的真空到400MPa 高壓；溫度范疇可從-60℃到200℃。與其它密封型式比較，O形密封圈存在以下特點： 1）結構尺寸小，裝拆便利。

2）靜、動密封均可利用，用作靜密封時多少乎不泄漏。

3）利用單件O形密封圈，有雙向密封作用。

4）動摩擦阻力較小。

5）價格低廉。

O 形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依附密封件產生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質的內壓，則不產生泄漏，反之則產生泄漏。在用于靜密封跟動密封時，密封接觸面接觸壓力產生起因跟盤算方法不盡雷同，需分辨說明。

1、用于靜密封時的密封原理

在靜密封中以O 形圈利用為普遍。假如設計、利用正確，O 形密封圈在靜密封中可能實現無泄漏的密封。

O 形密封圈裝入密封槽后，其截面蒙受接觸緊縮應力而產生彈性變形。對接觸面產生一定的初始接觸壓力Po。即便不介質壓力或者壓力很小，O 形密封圈靠自身的彈性力作用而也能實現密封；當容腔內充入有壓力的介質后，在介質壓力的作用下，O 形密封圈產生位移，移向低壓側，同時其彈性變形進一步加大，填充跟封閉縫隙δ。此時，坐用于密封副偶合面的接觸壓力回升為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，對橡膠制 O 形密封圈K=1；

P——被密封液體的壓力（0.1MPa）。

從而大大增加了密封后果。因為個別K≥1，所以Pm＞P。由此可見，只有O 形密封圈存在初始壓力，就能實現無泄漏的密封。這種靠介質自身壓力來轉變O形密封圈接觸狀況，使之實現密封的性質，稱為自封作用。

實際上，緊縮變形即便為零，在油壓力下也能密封，但實際上O 形密封圈裝置時可能會有偏心。所以，O 形圈裝入密封溝槽后，其斷面?zhèn)€別受到7％—30％的緊縮變形。靜密封取較大的緊縮率值，動密封取較小的緊縮率值。這是因為合成橡膠在低溫下要緊縮，所以靜密封O 形圈的預緊縮量應考慮彌補它的低溫緊縮量。

2、用于往回生動密封時的密封原理

在液壓轉動、氣動元件與體系中，往復動密封是一種常見的密封請求。能源缸活塞與缸體、活塞干涉缸蓋以及各類滑閥上都用到往回生動密封。縫隙由圓柱桿與圓柱孔形成，桿在圓柱孔內軸向活動。密封作用限度流體的軸向泄漏。用作往回生動密封時，O 形圈的預密封后果跟自密封作用與靜密封一樣，并且因為O形圈自身的彈力，而存在磨損后主動彌補的才干。但因為液體介質密封時，因為桿活動速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封龐雜。

當液體在壓力作用下，液體分子與金屬名義彼此作用，油液中所含的‘性分子’在金屬名義上周到而整潔的排列，沿滑移面與密封件間形成一個強固的邊界層油膜，并且對滑移面產生的附著力。該液體薄膜始終存在于密封件與往回生動面之間，它亦起一定的密封作用，并且對活動密封面的潤滑是十分重要的。然而對泄漏來講是有害的。但往回生動的軸向外拖出時，軸上的液體薄膜便與軸一起拉出，因為密封件的‘擦拭’作用，當往回生動的軸縮回時，該液體薄膜便被密封元件阻留在外面。隨著往回生動行程次數增多，阻留在外面的液體就越多，后形成油滴，這就是往回生動式密封裝置的泄漏。因為液壓油的粘度隨著溫度的升高而降落，油膜厚度相應減小，所以液壓設備在低溫下啟動時，活動開端時的泄漏較大，隨著活動進程中因各種喪失引起溫度升高，泄漏量有逐步降落的趨勢。

O 形圈作為往復式密封，結構緊湊、尺寸小，可能降落元件價格。重要用在：

1）低壓液壓元件中，個別限于短行程跟10MPa 左右的中等壓力。

2）小直徑、短行程以及中等壓力的液壓滑閥中。

3）氣動滑閥跟氣動缸中。

4）作為組合式往復動密封裝置中的彈性體。

O 形圈作為往復動密封適合小直徑、短行程、中低壓力的利用處合，氣動缸、氣動滑閥等往回生動元件中。在液壓元件中，用O 形圈作重要動密封，個別限于短行程跟 10MPa 左右的中低壓力。O 形圈不合實用作速度十分低的往復動密封跟單獨作為高壓往復動密封。這重要是因為在這種前提下摩擦較大，會導致密封過早生效。在型式利用中，都要依據密封件的額定數據或才干來利用，并且要裝配切當，才干得到滿意的機能。

3、旋轉活動用密封

在旋轉活動密封中，通常采取油封跟機械密封。然而油封的利用壓力較低，而且與O 形圈比較，顯得過大跟龐雜，工藝性也差。機械密封誠然可用于高壓（40MPa ）、高速（50m/s）及高溫（400℃），然而結構更加龐雜、宏大，而且本錢高，只實用于石油、化工等作用的一些重型機械設備上。

O 形圈用于旋轉活動存在的重要問題是焦耳熱效應。焦耳熱效應使高速的旋轉軸與O 形圈的接觸處產生磨擦熱，生成的熱量使這些接觸部位的溫度一直回升，橡膠資料受熱重大變形，緊縮量與伸長量產生變更的景象。發(fā)熱還加速密封資料老化，降落了O 形圈的利用壽命；破壞密封油膜，由此引起斷油景象，加速密封的磨損。

基于上述情況，近年來國內外旋轉活動用 O 形圈進行了普遍深刻的研究。為了避免呈現焦耳熱效應，要害在于依據橡膠的機能來正確地抉擇設計O 形圈的結構參數，重要是O 形圈的拉伸量跟緊縮率。依據實驗，將旋轉活動用O 形圈設計成內徑與旋轉軸直徑相等或稍大些，個別大3％~5％，在裝置O 形圈時，從內徑向里緊縮，并將斷面的緊縮量也設計得小一些，個別約為5％。并且，盡量采取受熱量影響小的密封資料，充分考慮O 形圈裝置處的散熱問題。這樣就使O 形圈的工作情況大為改良，可利用于轉速達4m/s 的旋轉軸的密封。

近年來又呈現了耐熱氟橡膠跟耐磨聚氨酯橡膠，并且對橡膠元件工作的焦耳熱效應有了更深刻的理解，并針對此問題研究解決計劃，設計出了新的O 形圈密封結構，使O 形圈可能更好的利用與高速、高壓的旋轉活動。

O 形密封圈因為其存在體積小，結構簡單、本錢低、工藝機能好、實用范疇普遍等特點，正普遍地在旋轉活動式密封裝置中推廣。

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