流体密封行业橡胶O型圈的设计要点

　　摘要：O型密封圈是指袭面为“O”形的橡胶圈。主要用于机械部件在静态条件下防止液体和气体介质的泄露。在某些情况下，O型密封圈还能用做轴向往复运动和低速旋转运动的动态密封元件。其结构简单、安装方便、成本低、易维修、材质多样。几乎可以应用于所有液体和气体介质的密封场合。正确设计选用O型圈是保证液压气压传动系统与元件正常可靠工作的关键环节。

　　1  O型圈的密封工作原理

　　1.1 O型圈的规格表示方法为：内径*线径(即ID*W)O型密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封按触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏，像这种借介质本身来改变O形圈接触状态使之实现密封的过程，称为“自封作用”.

　　2密封失效形式及其原因分析

　　2.1失效形式：永久压缩变形

　　原因分析：沟情设计不合理，压缩率过大或者选材不合理，材质本身永久变形率过高。

　　2.2失效形式：表面裂纹或溶胀

　　原因分析：产品选材不合理，没有考虎到产品材料由于热腐蚀或者化学介质腐蚀等因索对产品材质引起的变形。

　　2.3失效形式：密封件磨损/划伤/卷曲

　　原因分析：安装造成，O型圈接入面或者工作面表面处理不好，租糙度过大，未没倒角或者润滑不足。

　　2.4失效形式：密封件挤出

　　原因分析：沟槽设计不合理，配合面间隐过大，或由于使用压力过高，未没挡圈。

　　2.5失效形式：密封件表面呈现气泡，凹坑，疤痕

　　原因分析：压力变化太快，产生压力爆破，材料的硬度和弹性过低，压力很大时材料吸收介质内的气体，当压力突

　　然减少时，材料所吸收的气体快速逃出，造成密封表皮爆破。

　　3.0型圈的使用工况范围

　　工作压力：0至70Mpa (高压时可选取高硬度材质并加配挡圈)速度：Z大往复速度可达0.5m/s.Z大旋转速度可达2.0m/s使用温度：-60C至320C (根据不同的使用温度范围可选取相应的耐温材质或调整材质配方)

　　工作介质：各种润滑油、液体及气体(腐蚀性液体或者气体需根据其特性选取相对应有耐性的介质或者调整材质配方)密封沟槽及O型圈规格的设计要素为保证O型圈的密封效果和使用寿命。在设计选取O型圈或使用O型圈的过程中应注意以下事项。

　　4.压缩永久变形的设定

　　4.1周长拉伸量与压缩量的设定

　　将O型圈安装在沟槽内时，要受到拉伸或者压缩。弱拉伸和压缩数值过大，将导致O型圈藏面过度增大或者减小，因为拉伸196相对应的会使截面直径W减小约0.5%。对于孔用密封，O型圈Z好处于拉伸状态，Z大允许拉伸量为6%;对于轴用密封，O型圈Z好廷其周长方向受压缩，Z大允许周长压缩量为3%

　　4.2 O型圈常用材质及硬度的选定

　　(1)常用材质及其基本性能。丁睛橡胶(NBR)耐温范围：-40~120C性能特点：具良好的耐油、耐热、耐磨、抗溶剂及抗高压油的特性。但不适合用于G性溶剂之中，如酮类、臭氧、硝基烃和氯仿等。主要应用领域：常用于制作燃油箱、润滑油箱以及在石油系液压油、汽油、水、硅润滑脂、硅油、二酣系润滑油、甘醇系液压油等流体介质中使用。

　　硅橡胶(SIL). 耐温范围：-55- 250C.性能特点：具有G佳的耐热、耐寒、耐臭氧、耐大气老化。有根好的电绝缘性能。抗拉力强度和耐磨性较一股橡胶差且不具耐油性。主要应用领域：常用于J用电器行业所使用的密封件或橡胶零件，食品机械行业的密封件，或与人体有按触的各式用品上的密封件等。

　　三元乙内橡胶(EPDM)。 耐温范围：-50~150C.性能特点：耐候性、耐老化性、耐臭氧性、化学稳定性均非常优秀，可耐氟利昂及多种制冷剂。主要应用领域：常用于高温水蒸汽环境之密封件：卫浴设备密封件或零件：以及冰箱及制冷设备密封件等。

　　氟橡胶(FKM).耐温范围：-20~-220C. 性能特点：G好的耐高温性优能，并有G佳的耐化学性、耐大部分油及溶剂(酮、酯类除外)。耐寒性则较不良。主要应用领域：常用于耐高温、耐化学腐蚀、耐油的工作环境中，在冶金、化工、汽车、电力等行业用途广泛

　　(2)材质便度的选定。O型圈材质的硬度是评定其材质密度和承压能力的重要拍标。O型圈的硬度决定了O 型圈的Z大承压能力和沟槽的Z大挤出间隙。随着材质硬度的增加，其对应的承压能力会相应增强。但是其弹性和拉伸性能会存在相应的减弱。设计O型圈时可跟据自身使用需求来选择适合的硬度。橡胶硬度单位一般选用邵氏A型(Shore A)表示。橡胶O型圈的硬度取值范围一般为邵氏A 30-90. 由于邵氏A70硬度的材质都能满足大部分的使用条件，邵氏A70的橡胶硬度一般定为O型圈材质的常规硬度。