O型圈設計、使用不當(dāng)會加速它的損壞，喪失密封性能。實驗表明，如密封裝置各部分設計合理，單純地提高壓(yā)力，并不會造成(chéng)O型圈的破壞。在高壓、高溫的工作(zuò)條件下，O型圈(quān)破壞的主要原因是O型圈材(cái)料的永久(jiǔ)變形和O型圈被擠入密封間(jiān)隙而引(yǐn)起的間(jiān)隙咬傷一(yī)級(jí)O型(xíng)圈在運動時出現扭(niǔ)曲現象。

1、永久變形

由于O型(xíng)圈密封(fēng)圈用的合成橡(xiàng)膠材料是屬于粘彈(dàn)性材料，所以初期設定的壓緊量和回彈堵塞能力經長時間的使用，會産生永久變形而逐漸喪失，最終發生洩漏。永久(jiǔ)變形和彈力消失是O型圈(quān)失去密封性能(néng)的(de)主要原因，以下是造成(chéng)永久變形的主要原因。

1).壓縮率和拉伸量與永久變形的關系

制作(zuò)O型(xíng)圈所用的(de)各種配方的(de)橡膠，在壓(yā)縮狀态下都會(huì)産(chǎn)生壓縮應力松弛現象，此時，壓縮應力随着時間的增(zēng)長而(ér)減小。使用時間越長、壓縮(suō)率和(hé)拉(lā)伸量越(yuè)大，則由(yóu)橡膠應力松弛而産生的應力下降就越大，以緻O型圈彈性不足，失去密(mì)封能力。因此，在允許的(de)使用條件下(xià)，設法降低壓縮率(lǜ)是可取的。增加O型圈的截面尺寸是(shì)降低壓縮率最簡單(dān)的方(fāng)法，不過這會帶來結構(gòu)尺寸的(de)增加。

應(yīng)該注意，人們在計算壓縮率(lǜ)時，往往忽略了O型圈在裝配時受拉伸而引起的截(jié)面高(gāo)度的減小。O型圈截面面積的變化是與其(qí)周長的變化成反比的。同時，由于拉力的作用，O型圈(quān)的截面形(xíng)狀也會發生變化，就(jiù)表現(xiàn)為(wéi)其高度(dù)的減小。此外，在(zài)表面張力作用下，O型圈的外表面變得更平了，即截面高度略有減小。這也是O型密封圈壓縮(suō)應力松弛的一種表現。

O型圈(quān)截面變(biàn)形的程度，還取決(jué)于O型圈(quān)材質的硬(yìng)度。在拉伸量相(xiàng)同的(de)情況下，硬度大的O型圈，其截面高度也減(jiǎn)小較多，從這一點看，應該按(àn)照(zhào)使用條件盡量選用低硬度的材質。在液體壓力和(hé)張力的作用下(xià)，橡膠材料的O型密封圈也會逐(zhú)漸發生塑性變形，其截面高(gāo)度會相應(yīng)減小，以(yǐ)緻最後失(shī)去密(mì)封能力。

2).溫度與O型圈馳(chí)張過程的關(guān)系

使用溫(wēn)度是影響O型圈永久變形(xíng)的另一個重要因(yīn)素。高溫(wēn)會加速橡(xiàng)膠材料的老化(huà)。工作溫度越高，O型圈的壓縮永久變形(xíng)就越大。當永久變形大(dà)于40%時，O型圈就失(shī)去了(le)密封能力而發(fā)生洩漏。因壓縮變形而在O型圈(quān)的橡膠材料中形成的初始應力值(zhí)，将随着O型圈的(de)馳張過程和溫度下降的作用而逐漸降低以緻消失。

溫度在零下工作的O型圈，其(qí)初始壓縮可能由于溫度的急劇(jù)降低而減小或完全消失。在(zài)-50~-60℃情況下，不耐低(dī)溫的橡膠(jiāo)材料會完全(quán)喪失初始應力;即(jí)使(shǐ)耐低溫的橡膠材料，此(cǐ)時的初始應力也不會大于20℃時初始應力(lì)的25%。這是因為O型圈的初始壓縮量取決于(yú)線脹系數。所以，選取初始壓縮量時，就必須保證在(zài)由于馳張過程和溫度下降而造成應力下降後仍有足夠的密封能力(lì)。溫度(dù)在零下工作的(de)O型圈,應特别注意橡膠材料的恢複(fú)指數(shù)和變形指數。

綜上所述，在設計上應盡量保證O型圈(quān)具有适宜的工作溫度，或(huò)選用(yòng)耐(nài)高、低溫的O型圈材料，以延(yán)長使用壽命(mìng)。

3).介質工作壓力與永久變形

工作介質的壓力是引(yǐn)起O型圈永(yǒng)久變形的主要因素。現代液壓(yā)設備的工(gōng)作壓力正(zhèng)日益提高(gāo)。長時間的高壓作用(yòng)會使(shǐ)O型圈(quān)發生永久變形。因此，設計時應(yīng)根據工作壓力選用(yòng)适當的(de)耐壓橡膠材料。工(gōng)作壓力越高，所用材料的硬度和耐(nài)高壓性能也應越高。

為了改善O型圈(quān)材料的耐壓性(xìng)能，增加材料的彈性(特别是增加材料在低溫下的彈性)、降低材料的壓縮(suō)永久變形，一般需要改進材料的配方，加入增塑劑。但(dàn)是，具有增塑劑(jì)的O密封形圈，長時間在工作介質中浸泡，增塑劑會逐漸(jiàn)被工作介質吸收，導緻O型(xíng)密封圈體(tǐ)積收縮，甚至可能使(shǐ)O型密封圈産(chǎn)生(shēng)負壓(yā)縮(即在O型(xíng)密封圈和被密封件的表面之間出現間隙)。因此，在計算O型密封圈壓縮量和進行模具設計(jì)時，應充分考慮到這(zhè)些(xiē)收縮量。應使壓制出的(de)O型密封圈(quān)在工作介質中(zhōng)浸泡5~10晝夜後仍能保持必要的尺寸。

O型圈材料的壓(yā)縮永久變形率與溫度有關。當變(biàn)形率在40%或更大時，即會出現洩漏，所以幾種膠料的(de)耐熱性界限為:丁腈橡膠70℃，三元乙丙橡膠100℃，氟(fú)橡膠140℃。因此各國對(duì)O型圈的(de)永久變形(xíng)作了規定。中(zhōng)國标準橡膠材料的O型(xíng)圈(quān)在(zài)不同溫度下的尺寸變化見表。同一材料的O型圈，在同(tóng)一溫度(dù)下，截面直徑大(dà)的O型圈(quān)壓縮永久變形率(lǜ)較低。

在(zài)油中的情況(kuàng)就不同了。由于(yú)此時O型圈不與氧氣接觸，所以上述不良反應大為減少(shǎo)。加之又通常會引起膠料有一(yī)定的(de)膨脹，所以因溫(wēn)度引起的壓縮永久變形率将被抵(dǐ)消。因此，在油中的耐熱性大為提高。以丁腈橡(xiàng)膠為例，它的工作溫(wēn)度可(kě)達120℃或(huò)更高。

2、間隙咬(yǎo)傷

被密(mì)封的零件存(cún)在着幾何精度(包括圓度、橢圓度(dù)、圓柱度、同軸度等)不良、零件之間不同心以及(jí)高壓下内徑脹(zhàng)大等現(xiàn)象(xiàng)，都會引(yǐn)起密封間隙的擴大和間隙(xì)擠出(chū)現象的加劇。O型圈的硬度對間隙擠出現象也有明顯的影響。液體或氣體的壓(yā)力越(yuè)高，O型(xíng)圈材料硬度越小，則O型圈的(de)間隙擠出現象越嚴重。

防止間隙咬傷的措施是，對O型密封圈(quān)的硬度和(hé)密封間隙加以嚴格的控制。選用硬度合适的密封(fēng)材料(liào)控制間隙(xì)。常用的O型圈的硬度(dù)範圍是HS60~90。低硬度者用于低(dī)壓(yā)，高硬度者用于高(gāo)壓。配用适(shì)當的密封圈保護擋圈，是防止O型圈被擠入間隙的有效方法。

3、扭曲現象

扭曲是指O型圈沿周向發生扭轉的現象，扭曲現象一般(bān)發生在動密封狀态。

O型圈如(rú)果裝(zhuāng)配(pèi)的妥善，并且使用條(tiáo)件适當，一般不(bú)大容易在往複在往複運動狀态下産生滾動或扭曲，因(yīn)為O型圈與溝槽的接(jiē)觸面積大于在滑動表面上的(de)摩擦接觸(chù)面積，而且O型圈本身的抗(kàng)拒能力原來就能阻止扭曲。摩擦力的分布也趨向保持O型圈在其溝槽(cáo)中靜止不動，因為靜(jìng)摩擦大于滑動摩擦，而且溝槽表面的粗糙度一般(bān)不如滑動表面的粗糙度。

引起扭曲(qǔ)損傷的原因很多，其中最主要(yào)的是由于活塞、活塞杆和缸筒(tǒng)的間隙不均勻、偏心過大、O型圈(quān)斷面直徑不均勻等造成，由于造(zào)成O型圈在一周多受的摩擦力不均勻，O型圈的某些部分摩擦過大，發生扭曲。通常，斷面尺寸較(jiào)小的O型圈，容(róng)易産(chǎn)生摩擦不均(jun1)勻造成扭(niǔ)曲(運(yùn)動用O型圈比固定用O型圈的斷面直徑大(dà)就是這個道理(lǐ))。

另外，由于(yú)密封溝槽存在着同(tóng)軸度偏差，密封高度不(bú)相等以及O型圈截面直(zhí)徑不均勻等現象，可能使得O型圈的一部分壓縮過大，另一部分過(guò)小或(huò)不受(shòu)壓縮。當溝槽存在偏心即同軸偏差大于O型圈的壓縮量時，密封會完全失效。密封溝槽同軸度偏差大的另一個害處是使(shǐ)O型密封圈沿圓周壓縮不均。

此外(wài)還(hái)有由于O型(xíng)圈截面直(zhí)徑、材質硬(yìng)度、潤滑油膜厚度等的不均以及(jí)密封軸表面粗糙(cāo)度等因素的影響，導緻O型圈的一部(bù)分沿工作表面(miàn)滑(huá)動，另一部分則發生滾動，從而造成O型(xíng)圈的扭曲。運動用O型圈很容易因扭曲而損壞，這是密封裝置發生損壞和洩漏的重要原因。因此(cǐ)提高密封溝槽(cáo)的加工精密度以及減小偏心是保證O型圈具有可靠的密封性和壽命的重(zhòng)要因素。

安裝密封圈不(bú)應是(shì)它處于扭曲(qǔ)狀态。假如在安(ān)裝時就被(bèi)扭曲，則扭曲損傷就會很(hěn)快發生。在工作中，扭(niǔ)曲現象會将O型圈(quān)切斷，産生大量漏油，而且切斷的O型圈(quān)會混到液壓系統的其他部位，造成重大事故。

為了(le)防止(zhǐ)O型圈(quān)的扭曲損傷，在設計時(shí)應注意以下幾點：

1).O型(xíng)圈(quān)安裝溝槽的同(tóng)心度大(dà)小，應從加工方便和不産生扭曲現象兩個方(fāng)面(miàn)來考(kǎo)慮。

2).O型圈斷面尺寸應均勻，并且在每次安裝時都應在密封部(bù)位充分塗抹潤滑油或潤滑脂。有時也可以采用浸透潤滑油(yóu)的氈圈式加油裝置。

3).加(jiā)大O型圈(quān)的截面直徑，動密封用O型密封圈的截面直徑一般應大于靜(jìng)密封用O型(xíng)圈;此外，O型圈應避免(miǎn)用作(zuò)大直徑活塞的密封。

4).在低壓下也産生扭(niǔ)曲損傷時，可使用密封(fēng)圈保護擋圈。

5).降低缸筒和活塞杆的表面粗糙度。

6).采用(yòng)低摩擦系數的材料制作O型密封圈。

7).可用不易産生扭曲現象的密封圈代替O型圈。

4、磨粒(lì)磨損現象

當密封的(de)間隙具有相對運動時，工作環境中(zhōng)的灰塵和沙粒等被粘附在活塞杆(gǎn)表面，并随着活塞杆(gǎn)的往複運動與(yǔ)油膜一起被帶入缸内，成為侵(qīn)入O型(xíng)密封圈表面的(de)磨粒，加速(sù)O型圈的磨損，以緻其失去密封性。為了避免這種情況發生，在往複運動式密封裝置(zhì)的外伸軸端處必須使用防塵圈。

5、滑動(dòng)表面對O型圈(quān)的影響

滑動表面的粗糙度是影響O型(xíng)圈表面摩擦與磨損的直接因素。一般地說，表面光潔摩擦與磨損就小，所以滑動表面的粗糙(cāo)度數值往往很低(Ra0.2~0.050μm)。但是，試驗表明，表面粗糙過(guò)低(Ra低于0.050μm)又會給摩(mó)擦與(yǔ)磨損帶來不利的影響。這是因為微小的(de)表面凹凸不平，可以(yǐ)保持(chí)必(bì)要的潤滑油膜。因此要選擇适當的表面要求。

滑動表面的材質對O型圈的壽命也有影響。滑動(dòng)表面材質(zhì)的硬度越(yuè)大、耐磨性越高、保持光潔的(de)能力就越強，O型(xíng)圈的壽命也就越長。這也是液壓缸活塞(sāi)杆表面(miàn)鍍鉻的重要原因。同理可以解釋具有同(tóng)樣粗糙度的用銅、鋁合金制成的滑(huá)動表面比鋼制(zhì)滑動表面對密封圈的(de)摩(mó)擦與磨損更為嚴重，低硬度、大壓縮量的密封圈不如高硬度、小壓(yā)縮量的密(mì)封圈耐用的情況。

6、摩(mó)擦(cā)力與O型圈的應用

在動密封裝置(zhì)中(zhōng)，摩擦與磨損是O型圈(quān)損(sǔn)壞的重要影響因素。磨損程度(dù)主要取決(jué)于摩擦力的大小。當液體壓力微小時，O型(xíng)圈摩(mó)擦力的大小取決于它的預壓縮量(liàng)。當工作液體承受壓力時，摩擦力随之工作(zuò)壓力的(de)增加而增大。在工作(zuò)壓力小于20MPa的(de)情況(kuàng)下，近似地呈線形(xíng)關系。壓力(lì)大于(yú)20MPa時，随着壓力的增加(jiā)，O型圈與金屬表面接觸面積的增加也逐(zhú)漸緩慢，摩擦(cā)力的增加也相應緩慢。在正(zhèng)常情況下，O型圈(quān)的使(shǐ)用壽命随着液體壓力的升高将會近似(sì)的呈平方關系而減小。

摩擦力(lì)的增加(jiā)，使得旋轉或往複運動的軸與O型密封圈之間産生大量的(de)摩擦(cā)熱。由于多數O型圈都(dōu)是用橡膠制成的，導熱性(xìng)極差。因此，摩擦(cā)熱就會引起橡膠的(de)老化，導緻O型(xíng)圈(quān)實效(xiào)，破壞其密封性能。摩擦還(hái)會引起O型圈表面損傷，使壓(yā)縮量減(jiǎn)小。嚴重的摩擦會很快引起O型(xíng)圈的表面損壞，失去密封性。作氣動往複運動用密封時，摩擦熱還會引起粘着，造成摩擦力進一步增加。

運動用密(mì)封在低速運動時，摩擦阻力還是引起(qǐ)爬行的一個因(yīn)素，影響元件和(hé)系(xì)統的工(gōng)作性能。所以對運動密封來說，摩擦性是重要性能之一。摩擦系數是摩擦特性的(de)一個評價指标，合成橡膠摩擦系數較大，由于密封在運動狀(zhuàng)态時，通常處于工作油液或潤滑劑參與的混合潤滑狀态，摩擦系數一般在0.1以下。摩擦力的大小在(zài)很大程(chéng)度上取決(jué)于被密封(fēng)件的表面硬度(dù)與表面粗糙度。

7、焦耳熱效應

橡膠材料的焦耳熱效應，是指處于拉伸狀态的橡(xiàng)膠遇熱産生收縮的現(xiàn)象。在安裝O型圈時，為(wéi)了使它在密封溝槽内不産生(shēng)竄動，在用(yòng)作往複運動密封時，不産(chǎn)生扭曲現象，一般使它處于(yú)某種程(chéng)度的拉伸狀态。但(dàn)如果将(jiāng)這種安裝方法(fǎ)用于旋轉運動，就會産生不良的結果。本來已經緊(jǐn)箍在旋轉軸上的O形密封(fēng)圈，因旋(xuán)轉運動産生的摩擦熱而收(shōu)縮，進而使這種緊箍力增大，這(zhè)樣，産生摩擦熱(rè)→收縮→緊箍力增(zēng)大→産(chǎn)生摩擦熱→……，如此反複循環(huán)，就大大地促進了橡膠(jiāo)的老化和磨損。