O型圈密封知识全

PAGE（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。

2.1．压缩率

压缩率W通常用下式表示：

W=（d0-h）/d0×100%

式中d0O型圈在自由状态下的截面直径(mm);

hO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）；d1O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1.03～1.0415～25

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≤0.44.0～6.36.3～1010～1616～25700.350.300.150.070.03900.650.600.500.300.17

美国SAEJ120A－1968推荐的O形圈的最大封间隙值/mm硬度（邵氏A）/度工作压力/MPa70809000.2540.2540.2541.720.2540.2540.2543.450.2030.2540.2546.890.1270.2030.25410.340.0760.1270.20313.79

0.1020.12720.68

0.0760.10234.47

0.076

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/mm2.033.537.621.783.052.62

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/MPa80224002852730620902512050（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

日期：2007-4-16查看：585密封用沟槽尺寸及压缩量O形圈断面尺寸公差1.9±0.082.4±0.083.1±0.103.5±0.105.7±0.158.6±0.16轴向固定密封压缩量0.60～0.400.70～0.500.85～0.550.90～0.651.3～0.91.6～1.0沟槽尺寸a1.3～1.51.7～1.92.25～2.552.60～2.854.40～4.807.00～2.60b2.53.24.24.77.511.2R≤0.40.70.8运

动

用

压缩量0.47～0.280.47～0.270.54～0.300.60～0.320.85～0.451.06～0.68沟槽尺寸a1.43～1.621.93～2.132.65～2.802.90～3.184.85～5.257.54～7.92b不加挡圈2.53.24.24.77.511.2加一个挡圈3.94.45.26.09.013.2加二个挡圈5.46.07.07.811.517.2R≤0.40.70.8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

日期：2007-4-16查看：832

5.1O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≤3.53.5～7.07.0～10.310.3～13.713.7～20.6最大间隙（C）硬度(邵氏A)700.200.1250.0750.050.02最大间隙（C）硬度(邵氏A)800.350.300.250.200.125

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O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；4、

提高O形橡胶密封圈胶料的耐油性；5、

减小间隙值6、

加强O形橡胶密封圈模型的尺寸控制和产品检验；

O形橡胶密封圈早期损坏1、

O形橡胶密封圈过度拉伸，过早发生断裂2、

安装时损坏3、

压缩量过大，严重磨擦或剪切4、

选用O形橡胶密封圈或沟槽尺寸不妥1、

动态使用时，O形橡胶密封圈内径应比轴径稍大；2、

安装时才用金属导套3、

减小压缩量；4、

正确选用O形橡胶密封圈和沟槽的配合低温泄漏O形橡胶密封圈在低温下失去弹性提高O形橡胶密封圈胶料的耐寒性过度磨擦1、

压缩量过大；2、

O形橡胶密封圈溢出或耐油差，过度溶胀；1、

减少压缩量或矫正沟槽尺寸提高金属表面的光洁度2、

采用挡圈防止O形橡胶密封圈溢出或提高O形橡胶密封圈材料的耐油性；（七）胶料物理机械性能

日期：2007-4-16查看：488O形橡胶密封圈胶料物理机械性能性

能A

组B

组硬度(邵氏A)拉伸强度,MPa

≥扯断伸长率，

%≥60±5930070±51122080±51115088+5-41010060±5930070±51122080±51115088+5-410100压缩永久变形，%≤100℃×24h125℃×24h

35－

35－

35－

35－

－40

－40

－40

－40执空气老化试验硬度变化：100℃×24h≤125℃×24h≤

+10－

+10－

+10－

+10－

－+10

－+10

－+10

－+10拉伸强度变化率，%≤100℃×24h125℃×24h

-15－

-15－

-20－

-20－

－-15

－-15

－-20

－-20扯断伸长变化率，%≤100℃×24h125℃×24h

-35－

-35－

-35－

-35－

－-40

－-35

－-35

－-40耐液体试验1号标准油（100℃×24h）硬度变化体积变化率，%

-3，+7-7，+6

-3，+7-7，+6

-3，+7-7，+6

-3，+7-7，+6

－－

－－

－－

－－3号标准油（100℃×24h）硬度变化体积变化率，%

-10，00，+15

-10，00，+15

-10，00，+15

-10，00，+15

－－

－－

－－

－－1号标准油（125℃×24h）硬度变化体积变化率，%

－－

－－

－－

－－

-5，+10-8，+6

-5，+10-8，+6

-5，+10-8，+6

-5，+10-8，+63号标准油（125℃×24h）硬度变化体积变化率，%

－－

－－

－－

－－

-15，00，+20

-15，00，+20

-15，00，+20

-15，00，+20脆性温度，℃≤-40-40-40-40-30-30-30-30（八）执行标准

日期：2007-4-16查看：532标

准O