O形密封圈的失效原因及防止措施

徐光华

摘 要：密封性是液压系统正常工作的基本要求，液压传动已经成为工程机械的主要传动形式。工程机械的应用过程中，液压系统的泄露，是机械效率下降的主要原因之一。O形密封圈在液压系统中的使用较为广泛，分析其失效原因，并探讨工程机械在使用过程中的防止措施，对工程机械的运用和保养具有积极的作用。

关键词：O形密封圈；变形；磨损

在工程机械的使用中，液压系统的泄漏会严重影响其发挥正常的工作性能。O形密封圈在液压系统的应用较为广泛，在高温、高压的工作条件下，O形密封圈失效的主要原因是O形密封圈材料的永久变形、挤入密封间隙和运动时出现扭曲现象。

1 永久变形

由于O形密封圈使用的合成橡胶材料属于弹性材料，初期设计的压紧量和回弹堵塞能力经长时间使用后，弹性降低，产生永久变形，导致密封效果下降，最终发生泄漏。

1.1 温度对永久变形的影响

高温会加速橡胶材料的老化。工作温度越高，O形密封圈的压缩变形量越大。当永久变形大于40%时，O形密封圈就失去了密封能力而发生泄露。

低温会使橡胶材料的弹性表现降低，甚至消失。温度在零下工作的O形密封圈，其初始压缩可能由于温度的急剧降低而减小或消失。在-50～-60℃的情况下，不耐低温的橡胶材料会完全失去弹性，即使耐低温橡胶材料，其密封性能也会急剧降低。

因此，在选用更换密封圈时，一定要严格按照技术要求，满足工作环境。

1.2 系统压力对永久变形的影响

液压系统的压力是引起O形密封圈永久变形的重要因素。工程机械液压系统的工作压力也在逐步提高，设备运转周期长。长时间的高压作用会使O形密封圈产生永久变形。

在设备的使用过程中，要合理地安排设备的作业时间，严格遵照设备作业标准，禁止超负荷作业，从而延长使用寿命。

2 间隙咬伤

动密封装置由于运动学及工艺装配等原因，配合件之间存在着一定的间隙。如果O形密封圈材质较软，而密封间隙又较大，在液压油压力的作用下，O形密封圈的一部分会被挤入间隙，引起O形密封圈局部应力集中，在运动过程中被切掉，造成O形密封圈的间隙咬伤。图（2-1）。

由于活塞与液压缸间存在着几何精度和装配精度的误差，都会加剧间隙咬伤现象的发生。O形密封圈的硬度对于间隙咬伤也有较大的影响，液压系统的压力越高，密封圈硬度越小，咬伤现象越为严重。

防止间隙咬伤的措施：在维修装配对于密封间隙要严格控制，超出精度误差范围的，一定要及时更换部件，选用密封圈时要满足硬度指标。另可配用适当的密封圈保护挡圈。图（2-2）

3 扭曲现象

扭曲是指O形密封圈沿周向发生扭转的现象，一般发生在液压系统的动密封状态。

引起密封圈扭曲的的原因很多，其中最主要原因是由于活塞、活塞杆和缸筒的间隙不均匀、偏心过大、O形密封圈断面直径不均匀，并由此造成密封圈周向各点受力不均匀，而发生扭曲。另外由于密封圈沟槽存在同轴度偏差、密封圈断面直径不均匀，都会使密封圈的密封高度不等现象。使密封圈部分压缩过大，部分压缩较小或不受压缩，当沟槽同轴偏差超过密封圈压缩量时，密封完全失效。因此提高沟槽的加工精度是保证密封圈的可靠性。

另外在密封圈的安装过程中，一定要注意密封圈的正常状态，防止安装造成的扭曲现象。

4 颗粒磨损现象

活塞及活塞杆在运动过程中，工作环境的灰尘和杂质等被粘附在活塞杆表面，并被带入到液压缸中，积聚在密封圈两侧形成颗粒，加速密封圈的磨损，致使密封效果降低。因此在设备保养过程中，要经常检查并及时更换防尘圈。

5 摩擦力与O形密封圈的关系

在动密封装置中，摩擦与磨损是O形密封圈损坏的重要影响因素，磨损程度取决于摩擦力的大小，当油液压力很小时，O形密封圈摩擦力的大小取决于密封圈的预压缩量，系统内的压力逐渐增大时，密封圈与缸体的接触面积和摩擦力也随之增大，压力大于20MPa时，O形密封圈与缸体的接触面积的增加也逐渐缓慢，摩擦力的增加也相应缓慢。

摩擦力的增加，使O形密封圈与活塞杆间产生热量，引起橡胶老化，导致O形密封圈失效，破坏密封性能。摩擦产生的热量还会引起橡胶粘着，进一步增大摩擦力，形成不良循环。

在设备运用过程中，要注意液压系统中的油量以及滤清器的检查，保证液压油的冷却。

6 焦耳热效应

橡胶材料的焦耳热效应，是指处于拉伸状态的橡胶遇热收缩的现象。在安装过程中，为了使密封圈在沟槽内不发生窜动，活塞在运动密封时，不发生扭曲现象，一般使它处于某种程度的拉伸状态。但此法应用于旋转运动时，就会产生不良结果。密封圈因为旋转运动产生的摩擦热而收缩，进而密封圈的张紧程度加大，如此反复循环，加速了密封圈的老化和磨损。

以上是对O形密封圈失效原因分析及防治措施的介绍，在工程机械的实际运用中，起到了很好的效果。