O型密封圈设计计算
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O型密封圈设计计算
O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。
1．压缩率
压缩率W通常用下式表示：
W=（d0-h）/d0×100%
式中d0-----O型圈在自由状态下的截面直径(mm);
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。轴向密封根据压力介质作用于O形圈的内径还是外径又分
受内压和受外压两种情况，内压增加的拉伸，外压降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的
静密封，密封介质对O形圈的作用方向是不同的，所以预压力设计也不同。对于动密封则要
区分是往复运动密封还是旋转运动密封。
1．静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取W=10%～15%；平面静
密封装置取W=15%～30%。
2．对于动密封而言，可以分为三种情况；往复运动一般取W=10%～15%。旋转运动密封
在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应，一般来说，旋转运动用O形圈的内径要比轴径大
3%-5%，外径的压缩率W=3%-8%。低摩擦运动用O型圈，为了减少摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即W=5%-8%，此外，还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定
的压缩变形之外，允许的最大膨胀率为15%，超过这一范围说明材料选用不合适，应改用其
他材料的O形圈，或对给定的压缩变形率予以修正。
2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取值范围密封形式密封介质拉伸量α（%）压缩率w（%）
静密封液压油1.03～1.0415～25
空气<1.0115～25
往复运动液压油1.0212～17
空气<1.0112～17
旋转运动液压油0.95～１3～8
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≤0.51102050
工作压力（往复运动，往复速度
≤0.2m/s）/Mpa0.5181624
注：旋转运动工作压力一般不超过0.4Mpa,硬度选择在(70±5)度;超出0.4Mpa则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
硬度（邵氏A）/度≤0.44.0～6.36.3～1010～1616～25
700.350.300.150.070.03
900.650.600.500.300.17
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
00.2540.2540.254
1.720.2540.2540.254
3.450.2030.2540.254
6.890.1270.2030.254
10.340.0760.1270.203
13.790.1020.127
20.680.0760.102
34.470.076
O形圈的截面直径和轴的转速关系
转速/m/sO形圈截面直径/mm转速/m/sO形圈截面直径/mm
2.033.537.621.78
3.052.62
NBR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
80224002
852730620
902512050
