信息化背景下浅谈“O”型密封圈失效原因及防治措施

李岩

摘 要 本文根据现场实际工作经验，介绍了“O”型密封圈失效原因及防治措施，为现场维护提供了工作保障。

关键词 原理；密封圈；密封

前言

“O”型圈是液壓、气动系统中常见的密封形式，具有结构尺寸小、拆卸方便；静态、动态密封均可使用；动摩擦阻力小；且价格低廉等优点。应用非常广泛。然而在日常生产中，液压、气动等设备在使用中仍然存在“O”型密封出现失效而导致密封介质泄露的情况，下面我们就浅谈“O”型圈的原理、主要失效原因及防治措施。

1 “O”型圈密封原理

“O”形密封圈密封原理主要是依靠“O”本身的弹性，被密封介质内压小于接触压力时，封闭性最好，不会发生泄漏。当冲压密封的内部中心大于接触压力时，密封存在问题并且会发生泄漏。 但是当“O”形圈用于静密封和动密封时，接触面的接触压力可能由不同的方法引起，描述的计算方法如下：

1.1 用于静密封时的密封原理

在密封条上插入“O”形圈之后，反向环形部分通过与压缩应力接触而弹性变形。 从而在接触面上产生预先存在的接触压力po。 即使没有压力或介质压力过小，也可以实现“O”形密封圈的弹力。 当中压空心，介质压力“O”形环位移传递到低压侧时，其弹性变形进一步增大，填补和封闭间隙δ。 此时，作用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm：

Pm=Po+Pp

式中Pp—经O形圈传给接触面的接触压力（0.1MPa）

Pp=K·P

K——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1；

P——被密封液体的压力（0.1MPa）。

由于一般K≥1，Pm> P。因此，只要初始O形圈的压力能够达到绝对密封无渗漏。 这种来自介质本身的压力改变“O”型圈的接触状态，使邮票的性质，被称为自封式的作用。

理论上，即使零压缩变形在油的压力下也能被密封，但实际上在安装时“O”型圈可能会有偏心。 所以密封槽中的O型圈一般会受到7%～30%的压缩变形。 静态密封可以获得较大的压缩比，动态压盖可以获得较小的压缩比值。 这是因为合成橡胶在低温下被压缩，因此应该考虑静态O形密封圈的预压缩量来补偿低温收缩。

1.2 用于往复运动密封时的密封原理

在气动旋转液压元件和系统中，往复动密封是最常见的密封要求之一。 往复密封采用动力缸活塞缸体，活塞行程盖和各类滑阀。该间隙由一个圆柱形杆和一个圆柱形孔构成，而该杆偶然地移动到圆柱形孔中。密封作用限制流体的轴向泄漏。对于往复式密封件，O型圈预密封效果和自密封功能与静态密封件相同，并且能够自动补偿由于环本身弹性的磨损。但是由于介质的液封，由于杆的转速，流体压力，粘度的作用，情况比静密封复杂。

2 O形密封圈的主要失效原因及其防治措施

使用“O”形圈安装不当会加速损坏，从而失去密封效果，生产和日常使用中的问题表明，如果密封装置的不同部位没有问题，只需增加压力介质的时候不会造成“O”形环伤害。 在高温，高压，工作环境下，故障的“0”形圈主要由以下三种：①O形圈材料永久变形。 ②将O形圈挤入密封间隙时，挤压O形圈。③和导致的运动引起的O形圈扭曲。下面我就浅谈以上三点原因发生的原因及措施。

2.1 “O”型圈永久性变形

（1）用于制造O形环的橡胶在压缩状态下具有压缩应力松弛现象，压力应力随时间增加而减小。 时间越长，压缩率和拉伸量越大，由于橡胶应力的松弛，应力越大，导致O型环弹性不足和能力丧失密封。 因此，在允许的使用条件下尽量降低压缩比是可取的。增加O形圈横截面尺寸是减少压缩的最简单方法。

（2）温度与环松弛之间的关系，“O”过程温度是影响“O”形环永久变形的另一个重要因素。 高温会加速橡胶材料的老化。 工作温度较高时，O型圈压缩设定就越大。当永久带大于40%时，O形圈失去密封能力和泄漏。因此，设计时应尽量保证O型圈具有适当的工作温度，或使用低温O型圈材料来扩大使用寿命。

（3）中等工作压力是导致O形圈永久变形的主要因素，现代液压设备的工作压力日益增加长时间的高压会导致永久性的O形圈变形。因此，设计时应根据工作压力选择合适的橡胶压力材料。工作压力越高，所用材料的硬度和耐压越高。为了提高对“O”形环压力的抵抗力，增加材料弹性（特别是在低温下增加材料的弹性）和减小材料的压缩带，通常需要改进材料的配方和加增塑剂。

2.2 间隙咬伤

有部分密封件的几何精度差，非同心度和高度部分膨胀直径等现象，会导致密封间隙扩大和间隙挤压现象加剧。O形圈硬度对间隙提取现象也有显著影响。流体或气体压力越大，O形圈材料的刚性越小，O形圈间隙越严重。防止咬伤的措施是严格控制O型密封圈的硬度和清洁度。选择合适的紧固垫圈材料。O型圈的使用速度为HS60～90，低压难度高，高压高硬度。配备适当的密封圈密封环，防止O形圈挤压缝隙是一种有效的方法。

O型圈安装时，O型圈全体没有完全进入到密封槽内，导致在给密封施加接触压力时，被密封件之间间隙咬伤。防止该情况的间隙咬伤措施是：规范O型圈安装操作，对O型圈施加接触压力前，确认O型圈全体全部在密封槽内。禁止盲目地对O型圈施加接触压力。

2.3 扭曲现象

扭曲是指O形环沿周向旋转现象，扭曲现象一般发生在动态密封状态下。造成损坏最重要的原因是跑道，活塞杆不均匀，缸径异常大，O形圈横截面不均匀造成，由于O形圈每周 造成摩擦更不均匀，部分O型圈摩擦力非常大，发生扭曲。通常，较小的O形环横截面倾向于引起不均匀的摩擦和变形。

防范措施是：安装密封圈不应是它处于扭曲状态。安装前确认 活塞杆和缸筒的间隙，确认磨损不超标O型圈断面直径均匀，误差不超标情况下，再行安装。

综上所述、O型圈失效原因及防范措施是根据现场设备工作环境及安装装配情况为依据的一个总结，所述只是涵盖了大部分O型圈失效原因及措施，并不全面，有些具体问题还需根据现场具体情况来分析判断。