淺談O形密封技術

王歆遠

摘要：本文對O形密封技術進行了系統地綜合性分析，闡述了O形密封圈的密封機理、影響O形密封圈密封性能因素、O形密封圈安裝要求和應用中的注意事項。

關鍵詞：密封圈；密封槽；密封性

O形密封圈因成本低和使用簡便，且密封效果好，被廣泛應用于不同種類的固定密封或動密封的場合中，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密封的可靠性有著很大關系。

1、O形密封圈的密封機理

O形密封圈是一種自動雙向作用的密封元件，屬于擠壓彈性體密封，安裝時其徑向和軸向方面先被擠壓由彈性變形產生預緊力，同時工作介質壓力也擠壓密封圈，使之產生自緊力，且隨系統壓力的提高而增大，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，按負載類形可分為靜密封和動密封；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用于靜密封時的密封原理

在靜密封中以O形圈應用最為廣泛。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生彈性變形，對接觸面產生一定的初始接觸壓力，即使沒有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形密封圈向低壓側發生位移，同時其彈性變形進一步加大，填充和封閉間隙，這樣大大增加了密封效果。只要O形密封圈存在初始壓力，就能實現無泄漏的絕對密封。

1.2用于往復運動密封時的密封原理

O形密封圈用作往復運動密封時其預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，而具有磨損后自動補償的能力。但由于液體介質密封時，由于桿運動速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封復雜。

當液體在壓力作用下，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強固的邊界層油膜，并且對滑移面產生極大的附著力。該液體薄膜始終存在于密封件與往復運動面之間，它亦起一定的密封作用，并且對運動密封面的潤滑是非常重要的。

O形圈不適合用作速度非常低的往復動密封和單獨作為高壓往復動密封。這主要是因為在這種條件下摩擦較大，會導致密封過早失效。

2、影響O形密封圈密封性能的因素

通過O形密封圈的密封機理的介紹，詳細地說明了O形密封圈在靜密封、往復運動密封及旋轉運動密封時的工作原理，下面將對影響O形密封圈的密封性能的因素作簡要說明。

2.1材料

O形密封圈的材料硬度是評定密封性能最重要的指標，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。

同時在使用前應對密封圈的表面質量進行檢查，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壓力作用下會發生變形，且有可能向低壓側移動，即“流”向間隙位置，達到密封效果，且隨著壓力的增加，O形密封圈發生更大的變形，使其應力增加，獲得更緊密的密封。但在O形圈承受高壓情況下，會被擠入到間隙中，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壓力、O形密封圈截面直徑及其材料硬度有關。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，就會導致O形密封圈擠出甚至損壞。因此在靜密封的應用中可以通過修改密封溝槽的設計和O形密封圈的選型來盡可能的減小間隙。

2.3拉伸與壓縮

將O形圈安裝在密封溝槽內時，要受到一定的拉伸或壓縮。若拉伸和壓縮的數值過大，將導致O形密封圈過度增大或減小，因為拉伸1%相應地使截面直徑減小約0.5%。對于孔用密封，O形圈最好處于拉伸狀態，最大允許拉伸量為6%；對于軸用密封，O形密封圈最好沿其周長方向受壓縮，最大允許周長壓縮量為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）對密封性能是非常重要的。

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

壓縮永久變形是評定O形圈密封性能的另一重要指標，在壓力作用下，作為彈性元件的O形圈產生彈性變形，且隨著壓力地增大，也會出現永久的塑性變形，通常，為防止出現永久的塑性變形，根據不同類形的密封結構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用中的注意事項

3.1 O形密封圈的安裝要求

安裝過程中不允許出現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，特別是對用密封條粘結成的O形圈，不得在其連接處拉伸。裝配前，密封溝槽、密封配合面必須嚴格清洗，同時在O形圈裝配前要對其表面涂敷潤滑脂。

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

3.2 O形密封圈應中的注意事項

3.2.1 O形密封圈對被密封零件表面加工精度要求

O形密封圈對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，延長密封圈的使用壽命。一般規定靜密封零件表面光潔度為0.16μm。

3.2.2 O形密封圈不可重復使用

O形密封圈在作靜密封時，安裝在矩形或三角形溝槽中，占據了溝槽的全部空間，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，故不能重復使用。

3.2.3 注意密封介質和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相容性不好時，就會使在介質中使用的O形密封圈過渡膨脹或收縮，引起密封圈快速損壞或老化，造成設備嚴重泄漏。

4、結論

O形密封圈是設備工作時防止介質（液體、氣體等）泄漏，或者防止雜質（塵埃、空氣或水等）從外部侵入設備系統內的元件。密封件的優劣對整個系統的正常工作、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，密封材料的特性、使用條件及應用范圍等，本文對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等方面作了簡要的分析，為O形密封圈的正確選擇提供了一些參考

參考文獻：

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