胶圈密封圈内缩的原因

胶皮密封圈失效机理及其预防措施研究[摘要] 密封装置一直是机械传动装置中的薄弱环节，分析其密封失效原因，并探讨其预防措施，对机械的使用和维修保养具有积极的指导作用。

本文主要分析了O形密封圈的密封失效原因，并在此基础上给出了预防措施。

[关键词] O形密封圈失效预防O形密封圈因其结构简单、体积小、运动摩擦阻力较小、密封性能好、安装部位紧凑、制造容易、成本低廉、使用方便、适用温度范围广、承受压力高等优点而在机械设备的密封中得到了广泛应用。

分析其失效原因，并探讨在使用维护过程中的预防措施，对机械的使用和维修保养具有积极的指导作用。

下面针对O 形密封圈的几种常见密封失效形式及如何进行预防在借鉴同行经验的基础上给出自己的一些方法，供大家参考。

一、O形密封圈密封失效机理分析1、无损泄漏无损泄漏即0形密封圈没有发生任何损坏的情况下而产生泄漏。

这是由于0形密封圈与安装沟槽的尺寸不匹配，密封圈安装后的压缩率太小没有产生足够的压力而产生泄漏。

压缩率是指密封圈装入密封槽后受挤压，截面产生的压缩变形率。

压缩率太小易漏，太大则易使密封圈出现裂纹，并且动密封时运动阻力大，影响运动。

2、老化变形0形密封圈材料属于弹性材料，由于长时间存放导致材质老化，或经长时间在高温、低温及介质压力的作用下，弹性降低，产生塑性变形后，不能恢复到初始状态，密封效果下降；当塑性变形大于40% 时，0形密封圈失去密封能力，最终发生泄漏。

3、表面损伤摩擦与磨损、密封零件表面粗糙或有划痕和切伤等都可造成动密封装置中0形密封圈的损伤，工作环境的灰尘和杂质等积聚在密封圈两侧形成磨粒，也会加速密封圈的磨损，致使密封效果降低。

4、扭曲泄漏扭曲泄漏是指0形密封圈沿周向发生扭转而产生泄漏的现象，是0形密封圈作动密封时的常见失效形式。

由于0形密封圈在沟槽内受密封介质的压力作用而产生一定滚动，在密封间隙不均匀、密封圈本身断面材料不均匀或沟槽与密封零件的同轴度偏大的情况下，密封圈的密封高度会不相等，而使密封圈各部分所受压缩不等，致使各处所受摩擦力不同而造成扭曲现象的发生。

0引言在航空航天工业领域，橡胶密封圈主要用于飞机飞行系统的推进装置、液压装置和气动装置中的阀门、管路和箱体等处的静态密封和动态密封，以及壳体、机翼端头、升降副翼和防热材料等结构和防热系统部件的密封［1-2］。

在众多橡胶密封材料中，氟橡胶（FPM ）密封圈具有良好的高弹性、抗变压性以及耐高温、耐油、耐腐蚀等性能，因此被广泛应用于密封系统。

近年来，随着密封材料的使用工况越来越严苛，橡胶密封圈频繁出现失效现象。

其中，橡胶密封圈的变形、磨损、划伤、老化和断裂是其失效的主要模式，通常会导致密封部位流体泄漏，影响使用性能，严重时会导致系统工作瘫痪，甚至引起爆炸或火灾事故发生，造成机毁人亡的重大恶性事故。

据统计，所有机械设备质量事故中，有1/3以上都是由橡胶密封件损坏失效引起的［3-4］。

因此，橡胶密封圈的失效分析应被高度重视。

橡胶密封圈失效的主要原因包括原材料问题、密封系统设计不合理、密封件的加工和安装不合规范、使用工况不合理等。

原材料问题产生的失效主要由材料选用不当和自身存在缺陷引起；密封系统设计不合理主要包括密封的件截面尺寸过大或过小，密封沟槽和密封间隙大小设计不当产生背压效应等；密封件的加工、安装不合规范主要包括密封件表面有缺陷、精度没有达到规定的要求、装配过程使用不当导致局部塑性变形等；密封件的使用工况则包括迪塞尔效应、气蚀现象、焦耳热效应等［5-9］。

一般来说，通过分析橡胶密封件的断口形态，可以找到橡胶密封件失效的原因并制定相应的解决措施。

某散热器滑油腔螺纹接头处橡胶密封圈开裂发生漏油现象，胶圈的一侧用于液压系统的密封，正常工作压力为1.2MPa ，最大工作压力约3MPa （表压）；另一侧由堵帽固定，该胶圈的密封方式为径向静密封，所选用的胶圈材料为氟橡胶。

本文从失效胶圈的外观、裂纹断口宏微观形貌以及硬度与间隙配合等方面进行分析，对密封圈所用材料进行傅立叶红外光谱表征，在此基础上确定橡胶密封圈的失效性质及裂纹形成原因，进而提出避免失效的相应解决方案。

O型圈密封失效原因及应对措施时间：2016-07-05 14:52:25 所属分类：行业文章O型圈是一种可对两个方向起密封作用的密封元件，主要材料为合成橡胶，是液压工程中用的最多、最普遍的一种密封件。

它被安装在各种形式的安装沟槽中，其径向或轴向预压缩赋予O型圈自身的初始能力，它随着工作介质压力的提高使其变形并增大其密封效果，如工作介质压力降到“零”时，则变形恢复到安装的原始压缩状态。

而如果O型圈密封失效，则会引起元件和系统的内、外泄漏，不仅会使系统的容积效率降低，严重时会建立不起压力而使系统无法工作。

外泄漏还会弄脏设备，污染环境。

那究竟是什么原因而引发的密封失效呢？一般我们会根据O型圈的表现形式加以判断进而选择应对措施，具体如下：1、O型圈部分或全部出现整齐的伤口。

这种情况一般是在安装过程中被损坏，因为沟槽等部件边锋锐利或导入的倒角不符合标准，安装时没有涂抹润滑油，从而使密封圈被尖锐的刃口切伤、发生扭曲或卡住。

应对：消除锋利边角，合理设计沟槽不得留有锐边，安装时在沟槽及密封圈上涂上润滑油液，当O型密封圈通过螺纹时，在螺纹上套金属薄片或带等，以使密封圈顺利地插入。

2、O型圈呈现明显卷曲。

大多由于活塞、活塞杆和缸筒的间隙不均匀、偏心过大以及密封圈断面直径不均匀造成；也可能由于密封沟槽存在同轴度偏差，密封高度不相等导致O型圈一部分压缩过大，另一部分过小或者不受压缩；再者就是跟密封件的材质硬度，润滑油膜厚度等的不均匀以及密封轴表面粗糙度等多因素都有关。

运动用O型密封圈很容易因扭曲而损坏，这是密封装置发生损坏和泄露的重要原因。

应对：选择高弹性的密封材料，在沟槽和密封圈上涂抹润滑脂尽量均匀，保证沟槽的加工质量，提高沟槽表面光洁度。

3、密封件表面呈现气泡凹坑和疤痕。

出现这种情况多是由于工作温度超出正常使用范围，使弹性体硬化，增塑剂蒸发、氧化，导致密封圈产生与作用压力方向垂直的小的表面裂口，从而出现了局部凹痕或开裂现象。

O型密封圈的主要失效原因及其防治措施1.力学损伤：当O型密封圈在装配、拆卸或使用过程中受到外界力的影响时，可能会发生撕裂、挤出或剪断等力学损伤。

这种损伤通常发生在密封圈的边缘部分。

防治措施：在装配和拆卸过程中要小心操作，避免对密封圈进行扭曲或撕裂的力。

选择适当的密封圈尺寸和材料，确保其能够承受所需的工作力。

2.化学损伤：O型密封圈在一些特殊工作环境中容易受到化学物质的腐蚀或侵蚀，导致其材料分解或变质。

防治措施：选择适当的密封圈材料，使其具有良好的耐化学性能，能够耐受工作环境中的化学物质。

对于特殊工作环境，可以采用涂覆或加强包覆等措施，以增加密封圈的抵抗能力。

3.温度变化引起的热胀冷缩：O型密封圈在温度变化过程中，会发生热胀冷缩现象，导致密封圈的变形或卡死。

防治措施：选择适当的密封圈材料，使其具有足够的耐温性能，能够适应工作环境中的温度变化。

避免温度急剧变化的条件，如采取预热和冷却措施，以减少对密封圈的影响。

4.磨损和老化：长时间使用和频繁摩擦会导致O型密封圈的磨损和老化，使其失去弹性和密封性能。

防治措施：定期维护和更换密封圈，避免过度使用。

选择高质量的密封圈材料，使其具有较长的使用寿命。

5.安装错误：错误的安装过程和方法也可能导致O型密封圈的失效。

例如，在安装时出现卡死、过度压缩或不均匀挤压等情况。

防治措施：确保正确的安装方法和顺序，避免出现与密封圈安装相关的问题。

必要时使用专门的安装工具，以确保密封圈安装到正确的位置。

总结起来，O型密封圈的主要失效原因包括力学损伤、化学损伤、温度变化引起的热胀冷缩、磨损和老化以及安装错误。

为了防止这些失效情况，我们需要选择合适的密封圈材料和尺寸，正确安装密封圈，并定期维护和更换密封圈。

只有这样，才能确保O型密封圈在工作中具有良好的密封性能和寿命。

密封圈挤压变形-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:在工程领域中，密封圈挤压变形是一个非常重要的现象。

密封圈挤压变形是指在安装密封圈时，由于受到外部压力作用，密封圈发生变形以实现密封效果的过程。

密封圈挤压变形通常发生在管道、容器等设备的密封部位，其影响着设备的密封性能和稳定性。

了解密封圈挤压变形的作用机理和影响因素，对于提高设备的密封性能和延长设备的使用寿命具有重要意义。

本文将深入探讨密封圈挤压变形的定义、影响因素及应用，旨在加深对该现象的认识，并为相关领域的研究提供参考。

1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分，将简要概述密封圈挤压变形的背景和重要性，介绍文章的结构和目的，为读者提供了解此主题的整体框架。

接着在正文部分，将详细探讨密封圈挤压变形的定义、影响因素和应用。

通过对这些方面的深入分析，可以更全面地了解密封圈挤压变形的本质和实际应用情况。

最后在结论部分，将对全文进行总结，强调密封圈挤压变形的重要性和意义。

同时也会展望未来可能的研究方向，为相关领域的学者和研究人员提供一些建议和启示。

1.3 目的：本文的目的是探讨密封圈挤压变形这一现象的成因和影响因素，深入分析密封圈挤压变形在工程实践中的应用，并总结其重要性。

通过对密封圈挤压变形进行系统研究，可以帮助工程师和研究人员更好地理解和控制密封件在工作过程中的变形情况，从而提高密封件的密封性能和使用寿命。

同时，本文也对未来关于密封圈挤压变形的研究方向进行展望，以推动该领域的发展并为相关领域提供参考和启发。

2.正文2.1 密封圈挤压变形的定义密封圈挤压变形是指在安装密封圈时，由于受到外部压力或力的作用，导致密封圈发生变形的现象。

密封圈是一种具有弹性的环形零件，通常用于填充或阻隔两个接触面之间的空隙，以防止液体或气体的泄漏。

当密封圈受到外部压力时，密封圈会发生挤压变形，使其更好地适应接触表面的形状，从而实现更好的密封效果。

O型密封圈装配参数〔一〕拉伸量O型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。

与压缩率一样，拉伸量的大小对O型圈的密封性能和和使用寿命也有很大的影响。

拉伸量大不但会导致O型圈安装困难，同时也会因截面直径d0发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。

拉伸量a可用下式表示：α=(d+d0)/(d1+d0)式中d-----轴径〔mm〕；d1----O形圈内径〔mm〕。

拉伸量的取值范围为1%-5%。

如表给出了O型圈拉伸量的推荐值，可根据轴径的大小，按表选限取O型圈的拉伸量。

O型圈压缩率与拉伸量的先取范围密封形式密封介质拉伸量α〔%〕压缩率w〔%〕静密封液压油～15～25空气15～25往复运动液压油12～17空气12～17旋转运动液压油～１3～8各种O形圈橡胶材料的硬度与工作压力的关系硬度〔邵氏A〕/度50±560±570±580±590±5工作压力静密封/Mpa≤1102050工作压力〔往复运动，往复速度≤〕/Mpa181624注：旋转运开工作压力一般不超过Mpa,硬度选择在(70±5)度;超出Mpa那么按特殊密封装置设计。

日本JISB2406－1991推荐的O形圈密封的最大间隙/mm工作压力/MPa≤～～1010～1616～25硬度〔邵氏A〕/度7090美国SAEJ120A－1968推荐的O形圈的最大封间隙值/mm硬度〔邵氏A〕/度708090工作压力/MPa形圈的截面直径和轴的转速关系转速/m/s O形圈截面直径/mm转速/m/s O形圈截面直径/mmNBR胶料硬度与耐压能力之间的关系硬度〔邵氏A〕/度拉伸强度/MPa伸长率/%适用压力范围/MPa 80224002852730620902512050〔四〕密封沟槽的形状安装O形圈的各种沟槽形状沟槽形状名称应用这是一种既适于运动密封，也适于固矩形沟槽定密封的常用的沟槽形式。

只适用于固定密封。

假设用作运动密封，V形沟槽那么磨擦阻力很大，易挤进间隙，造成损伤。

（一）O 型圈的概述与密封原理日期：2007-4-16 查看：577O 型橡胶圈密封圈简称O 型圈，是一种截面形状为圆形的橡胶圈。

O 型密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。

O 型圈有良好的密封性能，既可用于静密封，也可用于动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。

它的使用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。

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，在密封接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。

（二）压缩率现拉伸量日期：2007-4-16 查看：737O 型密封圈是典型的挤压型密封。

O 型圈截面直径的压缩率和拉伸量是密封设计的主要内容，对密封性能和使用寿命有重要意义。

O 型密封圈有良好的密封效果很大程度上取决于O 型圈尺寸与沟槽尺寸的正确匹配，形成合理的密封圈压缩量与拉伸量。

．压缩率压缩率W 通常用下式表示：W=（d 0-h ）/d 0 ×100%式中d----O型圈在自由状态下的截面直径(mm);0-h------O型圈槽底与被密封表面的距离（沟槽深度），即O型圈压缩后的截面高度(mm)在选取O形圈的压缩率时,应从如下3方面考虑：1．要有足够的密封接触面积；2．摩擦力尽量小；3．尽量避免永久变形。

从以上这些因素不难发现,他们相互之间存在矛盾。

压缩率大就可获得大的接触压力，但是过大的压缩率无疑就会增大滑动摩擦力和永久形。

而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和O形圈误差不符合要求，消失部分压缩量而引起泄漏。

因此，在选择O形圈的压缩率时，要权衡各方面的因素。

一般静密封压缩率大于动密封，但其极值应小于25%，否则压缩应力明显松弛，将产生过大的永久变形，在高温工况中尤为严重。

O型密封圈压缩率W的选择应考虑使用条件，静密封或动密封；静密封又可分为径向密封与轴向密封；径向密封（或称圆柱静密封）的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封（或称平面静密封）的泄漏间隙是轴向间隙。

塑料制品收缩的原因
哎呀，你知道吗？塑料制品收缩这个事儿可太神奇啦！
就比如说，我有一次和小伙伴们一起做手工，用那种塑料的材料做小玩意儿。

结果做好之后，发现它居然变小了，还变得皱皱巴巴的，这可把我们给愁坏啦！那为啥塑料制品会收缩呢？
我去问了爸爸，爸爸说：“这就好比一个气球，你把气放了，它是不是就变小啦？塑料制品收缩也是这个道理呀！” 我听了，有点迷糊，这能一样吗？
后来我又去问老师，老师给我讲得可详细啦！她说塑料制品收缩啊，是因为在生产的时候，塑料从液态变成固态，就像小毛毛虫变成蝴蝶一样，这个过程中会发生变化。

而且，如果塑料冷却得太快或者太慢，都会影响收缩的情况呢！
我又想，这塑料制品收缩是不是像我们跑步累了会喘气一样，是一种自然而然的反应呢？
再比如说，我们做一个塑料杯子，如果它收缩得不均匀，那这个杯子可就丑丑的啦，说不定还漏水呢！这多糟糕呀！还有那些塑料玩具，如果收缩得不好，那玩起来也不顺心呀！
我和小伙伴们讨论的时候，小明就说：“那要是能让塑料制品不收缩，该多好啊！”小红接着说：“对呀对呀，那样我们做的东西就不会变形啦！”
你说，要是能把塑料制品收缩这个问题彻底解决掉，那该有多棒！以后我们用的塑料东西都能完完整整、漂漂亮亮的，那该多让人开心呀！反正我是特别期待有那么一天！。

O型圈设计或使用不当会加速其损坏，丧失密封性能。

实验说明，如密封装置各部分设计合理，单纯地提高压力，并不会造成O型圈的破坏。

在高压、高温的工作条件下，O型圈破坏的主要原因是O型圈材料的永久变形和O型圈被挤入密封间隙而引起的间隙咬伤一级O型圈在运动时出现扭曲现象。

1、永久变形山于O型圈密封圈用的合成橡胶材料是属于粘弹性材料，所以初期设定的压紧量和回弹堵塞能力经长时间的使用，会产生永久变形而逐渐丧失，最终发生泄漏。

永久变形和弹力消失是O型圈失去密封性能的主要原因，以下是造成永久变形的主要原因。

1〕压缩率和拉伸量与永久变形的关系制作O型圈所用的各种配方的橡胶，在压缩状态下都会产生压缩应力松弛现象，此时，压缩应力随着时间的增长而减小。

使用时间越长、圧缩率和拉伸量越大，那么山橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大，以致O型圈弹性缺乏，失去密封能力。

因此，在允许的使用条件下，设法降低圧缩率是可取的。

增加o型圈的截面尺寸是降低压缩率最简单的方法，不过这会带来结构尺寸的增加。

应该注意，人们在计算压缩率时，往往忽略了O型圈在装配时受拉伸而引起的截面高度的减小。

O型圈截面面积的变化是与其周长的变化成反比的。

同时，山于拉力的作用，O型圈的截面形状也会发生变化，就表现为其高度的减小。

此外，在外表张力作用下，O型圈的外外表变得更平了，即截面高度略有减小。

这也是O型密封圈压缩应力松弛的一种表现。

O型圈截面变形的程度，还取决于o型圈材质的硬度。

在拉伸量相同的情况下，硬度大的O型圈，其截面高度也减小较多，从这一点看，应该按照使用条件尽量选用低硬度的材质。

在液体压力和张力的作用下，橡胶材料的O型密封圈也会逐渐发生塑性变形，其截面高度会相应减小，以致最后失去密封能力。

2〕温度与O型圈驰张过程的关系使用温度是影响O型圈永久变形的另一个重要因素。

高温会加速橡胶材料的老化。

工作温度越高，O型圈的压缩永久变形就越大。

当永久变形大于40%时，O型圈就失去了密封能力而发生泄漏。

o型密封圈损坏原因
O型密封圈是一种常见的密封件，常用于机械、汽车、机电设备等领域。

然而，在使用过程中，O型密封圈可能会出现各种损坏，从而影响其密封性能。

以下是导致O型密封圈损坏的几种原因：
1. 挤压变形：当O型密封圈在装配时，如果受到过度挤压，就会发生变形，导致其密封性能下降。

此外，如果在使用过程中受到挤压、拉伸等力的作用，也会导致O型密封圈的损坏。

2. 摩擦损伤：O型密封圈在工作时，可能会受到振动、冲击等力的作用，从而与配件表面发生摩擦，引起磨损和划痕，最终导致泄漏。

3. 化学腐蚀：O型密封圈可能会受到化学物质的腐蚀，从而失去其密封性能。

例如，一些化学溶剂、酸碱等物质可能会对O型密封圈产生损害。

4. 热老化：O型密封圈在高温环境下工作时，可能会出现热老化现象，从而导致其硬化、变脆、失去弹性等现象，最终影响其密封性能。

5. 安装不当：如果O型密封圈在安装时没有正确安装，可能会造成其变形、损坏等问题。

例如，没有正确安装O型密封圈时，可能会导致其在使用过程中被压缩或扭曲，最终导致泄漏。

总之，O型密封圈的损坏原因很多，需要在生产和使用过程中注意各种情况，避免其损坏，以提高其使用寿命和密封性能。

- 1 -。