O型圈密封知识全

（一）O型圈的概述与密封原理

日期：2007-4-16 查看：577

O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：737

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。

2.1．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。

2.2? 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 1.03～1.04 15～25??

空气 <1.01 15～25?

往复运动 液压油 1.02 12～17

空气 <1.01 12～17

旋转运动 液压油 0.95～１ 3～8

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±5 60±5 70±5 80±5 90±5

工作压力静密封/Mpa??????? ≤ 0.5 1 10 20 50

工作压力（往复运动，往复速度≤0.2m/s）/Mpa 0.5 1 8 16

24

?注：旋转运动工作压力一般不超过0.4 Mpa,硬度选择在(70±5)度;超出0.4 Mpa则按特殊密封装置设计。

日本JISB 2406－1991 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 ≤0.4 4.0～6.3 6.3～10 10～16 16～25

70 0.35 0.30 0.15 0.07 0.03

90 0.65 0.60 0.50 0.30 0.17

美国SAEJ120A－1968 推荐的O形圈的最大封间隙值/mm

硬度（邵氏A）

/度

工作压力/MPa 70 80 90

0 0.254 0.254 0.254

1.72 0.254 0.254

0.254

3.45 0.203 0.254 0.254

6.89 0.127 0.203 0.254

10.34 0.076 0.127 0.203

13.79 0.102 0.127

20.68 0.076 0.102

34.47 0.076

O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/mm

2.03 3.53 7.62 1.78 3.05 2.62

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

80 22 400 2

85 27 306 20

90 25 120 50

（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

矩形沟槽 这是一种既适于运动密封，也适于固定密封的常用的沟槽形式。

V形沟槽 只适用于固定密封。若用作运动密封，则磨擦阻力很大，易挤进间隙，造成损伤。

半圆形沟槽 可用于旋转密封，但一般不用。

燕尾形沟槽（梯形沟槽） 用于磨擦力要求很低有场合。因沟槽加工费高，一般不采用。

三角形沟槽 推荐用于固定密封的场合。

O形橡胶密封沟槽各配合偶件的表面光洁度

表???? 面 应? 用? 场? 合 压? 力? 状? 况 表 面 光 洁 度

沟槽的底面和侧面 密态密封 非交变和无脉冲 Ra3.2μm

交变或脉冲 Ra1.6μm 动态密封 非交变和无脉冲

配合表面 密态密封 非交变和无脉冲 Ra1.6μm

交变或脉冲 Ra0.8μm

动态密封 Ra0.4μm

注:沟槽的光洁度、沟槽接触的表面粗糙度对密封效果和耐久性有很大的影响

（五）配合沟槽与密封圈尺寸参数

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密封用沟槽尺寸及压缩量

O形圈断面尺寸公差 1.9±0.08 2.4±0.08 3.1±0.10 3.5±0.10 5.7±0.15 8.6±0.16

轴向固定密封 压 缩 量 0.60～0.40 0.70～0.50 0.85～0.55 0.90～0.65 1.3～0.9 1.6～1.0

沟槽尺寸 a 1.3～1.5 1.7～1.9 2.25～2.55 2.60～2.85 4.40～4.80 7.00～2.60

b 2.5 3.2 4.2 4.7 7.5 11.2

R≤ 0.4 0.7 0.8

运??

动??

用 ??? 压 缩 量 0.47～0.28 0.47～0.27 0.54～0.30 0.60～0.32 0.85～0.45 1.06～0.68

沟

槽

尺

寸 a 1.43～1.62 1.93～2.13 2.65～2.80 2.90～3.18 4.85～5.25 7.54～7.92

b 不加挡圈 2.5 3.2 4.2 4.7 7.5 11.2

加一个挡圈 3.9 4.4 5.2 6.0 9.0 13.2

加二个挡圈 5.4 6.0 7.0 7.8 11.5 17.2 R≤ 0.4 0.7 0.8

注:? a表示沟槽的高度;? b表示沟槽的宽度;?? R表示沟槽的倒角处

（六）O型圈的使用安装与泄漏

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? 5.1 O型圈的使用

O型圈在多种液压、气动件管接头、圆筒面及法兰面等结合处被广泛使用。对于在运动过程中使用的O型圈，当工作压力大于9.8Mpa时，如单向受压，就在O型圈受压力方向的另一侧设置一个挡圈；如双向受压，则在O型圈两侧各放一个挡圈。为了减小摩擦力，也可采用楔型挡圈。当压力液体从左方施加作用时，右方挡圈被推起，左方挡圈不与被密封表面接触，因此摩擦力减小。总的来说，采用挡圈会增大密封装置的摩擦力，而楔型挡圈对减小这种摩擦力具有十分重要的意义。对于固定用的O型圈，当工作压力大于32Mpa时，也需要使用挡圈。

O形橡胶密圈的橡胶硬度与沟槽最大间隙及工作压力关系

工作压力，MPa ≤3.5 3.5～7.0 7.0～10.3 10.3～13.7 13.7～20.6

最大间隙（C）

硬度(邵氏A)70 0.20 0.125 0.075 0.05 0.02

最大间隙（C）

硬度(邵氏A)80 0.35 0.30 0.25 0.20 0.125

O形橡胶密封圈在不同压力下挤入间隙的情况

?? 5.2? O型圈的安装

O型圈的安装质量对其密封性和使用寿命均有重要的影响。泄漏问题往往是因为安装不良而造成的。

?????安装过程中不允许出现O型圈被划伤和位置安装不正，以及O型圈被扭曲等情况。装配前，密封沟槽、密封配合面必须严格清洗；同时对O型圈装配中要通过的表面涂敷润滑脂。

为了防止O型圈在安装时被尖角和螺纹等锐边切伤或划伤，应在安装的轴端和孔端留有15o～30o的引入角。当型圈需通过外螺纹时，应使用专用的薄壁金属导套，套住外螺纹；如果O型圈需通过孔口时，应使孔口倒成相应的斜角形状，以防O型圈被划伤。坡口的斜角一般为a=120o～140o

O形橡胶密封圈泄漏原因及改进意见

常见疵病 产?? 生?? 原?? 因 改?? 进?? 意?? 见

泄? 漏 1、? 安装时损坏即配偶件的棱角过孔时划伤；

2、压缩量过小； 1、安装时将壳体的端部加工为倒角，以保证安装时O形橡胶密封圈不受剪切而损坏；

2、适当的增加压缩量；

大 泄

漏 1、? O形橡胶密封圈失去弹性；

2、? O形橡胶密封圈表面遭受严重磨擦损坏；

3、? O形橡胶密封圈过度收缩；

4、? O形橡胶密封圈受密封介质腐蚀、溶胀；

5、? 间隙值过大，O形橡胶密封圈被挤出；

6、? O形橡胶密封圈断面直径单边粗细不一致，造成运动时扭曲破坏； 1、? 提高O形橡胶密封圈材料性能，延长使用使用寿命；

2、? 适当提高O形橡胶密封圈胶料硬度，减少磨擦系数；

3、? 动态使用时，O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大；