上海O形密封圈的密封（fēng）原理

上海O形密（mì）封圈（quān）簡稱O型圈，是一種截（jié）麵為圓形的橡膠圈。上海O形密封圈是液壓、氣動係統中使用最廣泛的一（yī）種密封件。上（shàng）海O形圈有良好的密封性，既可用於靜密封，也（yě）可用於往複運動密封中;不（bú）僅可單獨使用，而（ér）且是（shì）許多組合式（shì）密封裝置中的基本（běn）組（zǔ）成部分（fèn）。它的適用範圍（wéi）很寬，如果材料選擇得當，可以（yǐ）滿足各種運（yùn）動條件的要（yào）求（qiú），工作壓力可（kě）從1.333×105Pa的真空（kōng）到400MPa高壓;溫（wēn）度範圍（wéi）可從-60℃到200℃。

與其它密（mì）封型式（shì）相（xiàng）比，上海O形密封圈具有以下（xià）特點： 

1)結構尺寸小，裝拆方便。 

2)靜、動密封均（jun1）可使用，用（yòng）作靜密封時幾乎沒有（yǒu）泄漏。 

3)使用（yòng）單件上海O形密（mì）封圈，有雙（shuāng）向密封作用。 

4)動摩（mó）擦阻力較（jiào）小。

上海O形密封圈是一種擠壓型（xíng）密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發生彈（dàn）性變形，在密封接觸麵上造成接觸壓力，接觸壓力大於被密（mì）封介質的內壓，則不發生泄（xiè）漏，反之則發生泄漏（lòu）。在用於靜密封和動密封時，密封接觸麵接觸壓力產生原因和計算方法不盡相同，需（xū）分別說明。 

1、用於靜密（mì）封（fēng）時的（de）密（mì）封原理 

在靜密封中以上海O形圈應用最為廣泛。如果設計、使用正確，上海O形密封圈在靜密封中可以（yǐ）實現無泄（xiè）漏的絕對密封。 

上海O形密封圈裝入密封槽後，其截麵承受接觸壓縮應力（lì）而（ér）產（chǎn）生彈性變形。對（duì）接觸麵產生一定的初始接觸壓力Po。即使沒有介質壓力或者壓力很小，上海O形密封圈靠（kào）自身的彈性力作（zuò）用而也能實現密（mì）封;當容腔內充入有壓力的介質後，在介質壓力（lì）的作用下，上海O形密封圈發生位移，移向低壓側，同時其彈性變形進一步加大，填充和封閉間隙δ。此時，坐用於密封副偶合麵的接觸壓力（lì）上升為Pm： 

Pm=Po+Pp 

式（shì）中（zhōng）Pp——經上海（hǎi）O形圈傳給接觸麵（miàn）的接（jiē）觸（chù）壓力(0.1MPa) 

Pp=K·P 

K——壓力傳遞係數（shù），對於（yú）橡膠製上海O形密封圈K=1; 

P——被密封液體的壓力(0.1MPa)。 

從而大大增加了密封效果。由於一般K≥1，所（suǒ）以Pm>P。由此可見，隻要上海O形密封圈存在初始壓力，就能（néng）實現（xiàn）無泄漏的絕對密封。這種靠介質（zhì）本身壓力來改變上海O形（xíng）密封圈接觸狀態，使之實現密封的性質，稱為自封作用。 

理論上，壓縮變形即（jí）使為零，在油壓力下也（yě）能密封（fēng），但實際上上海O形密封圈安裝時（shí）可能會有偏心。所以，上海O形圈裝入密封溝槽（cáo）後，其斷麵一般受到（dào）7%—30%的壓縮變形。靜密封取較大的壓縮（suō）率值，動密封取較小的壓縮率值。這是因為合成橡膠在低溫下要壓縮，所以靜密封上海（hǎi）O形（xíng）圈的預壓縮量應（yīng）考慮補償它的低溫收縮量。

2、用於往複運動密封時的密封（fēng）原理 

在液壓轉動、氣（qì）動元件與係統中，往複動密封是一（yī）種最常見的密封要求。動力缸（gāng）活塞與缸體、活塞幹預缸（gāng）蓋以及各類滑閥上都用到往複運動密封。縫（féng）隙（xì）由圓柱杆與圓柱孔形成，杆在圓柱（zhù）孔內軸向運動。密封作用限（xiàn）製流體的軸向泄漏。用作往複運動密封時，上海O形圈的預密封效果和自密封作用與靜密封一樣，並且（qiě）由於上海O形（xíng）圈自身的彈力，而具有（yǒu）磨損後自動補償（cháng）的能力。但由於（yú）液體介質密封時，由於（yú）杆運動速度、液體的壓力、粘度的（de）作（zuò）用，情況比靜密封複雜。 

當液體在壓力作用下，液體（tǐ）分（fèn）子與金屬表麵互相作用，油液中所含的“極性分子”在金屬表麵上緊密（mì）而整齊（qí）的排列，沿（yán）滑移麵與密封件間形成一個強固的邊界層油膜，並且對滑移麵（miàn）產生極大的附著力。該液體薄膜始終存在於密封件與往複運動麵之間（jiān），它亦起一（yī）定的密封作用，並（bìng）且對運動密封（fēng）麵的潤滑是非常重要的。但是對泄（xiè）漏來講（jiǎng）是有害的。但往複運（yùn）動的軸向外拖出時（shí），軸上（shàng）的液體薄膜便與（yǔ）軸一起拉出，由於密封件（jiàn）的“擦拭”作用，當往複運動的軸縮回時，該液體薄膜便被密封元（yuán）件阻留在外麵。隨著（zhe）往（wǎng）複運動行程（chéng）次數增多（duō），阻留在（zài）外麵的（de）液（yè）體（tǐ）就越多，最後（hòu）形成油滴，這就（jiù）是往複運動式（shì）密封裝置（zhì）的泄漏。由於液壓油的粘度隨著溫度的升高而降低，油膜厚度相應減小，所以液壓設備在低溫下啟動時，運動開始時的泄漏較大，隨著運動（dòng）過程中因各種損失引起溫度升高，泄漏量有逐漸降低的趨勢。 

上海O形圈作為往複式（shì）密封，結構緊湊、尺寸小，主要用在： 

1)低（dī）壓（yā）液壓（yā）元件中，一般限於短行程和10MPa左右的中等壓（yā）力。 

2)小直徑、短行程以及中（zhōng）等壓力的液壓滑閥中。 

3)氣動滑閥和氣（qì）動缸中。 

4)作為組合式往複動密封裝置中的彈性體。 

上海O形圈作為往複（fù）動密封最適合小直徑、短行程、中低壓力的應用場合，氣動缸、氣動滑閥等往複運動元件中。在液壓元件中，用上（shàng）海O形圈作（zuò）主要動密封，一般限於短行程（chéng）和10MPa左右（yòu）的中低壓（yā）力。上海O形（xíng）圈不（bú）適合用作速度非常低的往複動（dòng）密封和單獨（dú）作為高壓往（wǎng）複動密封。這主要是因為在這種（zhǒng）條件下（xià）摩擦較大，會導致密封過早失（shī）效。在任何型式應用中，都（dōu）要根據密封件的額定數據或能力來使用，並且（qiě）要裝配得當，才能得到滿意的性能。

3、旋轉運（yùn）動用密封 

在旋轉運動密（mì）封中，通常采用油封和（hé）機（jī）械密封。但是油封的使用壓力（lì）較低，而且與上海O形圈相比（bǐ），顯得過大和複雜，工藝性也差。機械密封雖（suī）然可用（yòng）於高壓(40MPa)、高速(50m/s)及高溫(400℃)，但是結（jié）構更加（jiā）複雜、龐（páng）大，而且成本高，隻適用於石油、化工等作用的一些重型（xíng）機械設備上。 

上（shàng）海O形圈用（yòng）於旋轉運動存在的主要問題是（shì）焦耳熱效應。焦耳熱效應使高速的旋轉軸與上海O形圈的接觸處產生磨擦熱，生成的熱量使這些接觸部位的溫度不（bú）斷上升，橡膠材料受熱嚴重變形，壓（yā）縮量與伸長量發生變化的現象。發熱還（hái）加速密封材料老化，降低（dī）了 上海O形圈的使用壽命;破壞密封油膜，由此引起斷油現象，加速（sù）密封的磨損。 

基於上述（shù）情況，近年來國內外旋轉運動用上海O形圈進行了廣泛深入的研究。為了避免出現焦耳熱效應，關鍵（jiàn）在（zài）於根據橡膠的性能來正（zhèng）確地選（xuǎn）擇設計上海O形圈的結構（gòu）參數，主要（yào）是上海O形圈（quān）的拉伸量和壓縮率。根據實驗，將旋轉運動用上海O形圈設計成內（nèi）徑（jìng）與旋轉軸直徑相等或稍大些（xiē），一（yī）般大3%~5%，在安裝上海O形圈時，從內（nèi）徑向（xiàng）裏壓縮，並將斷麵的（de）壓縮量（liàng）也設計得小一些，一般約為5%。並且，盡（jìn）量采用受（shòu）熱量影響小的密（mì）封材料，充分考慮（lǜ）上海（hǎi）O形圈安裝處（chù）的散熱（rè）問題。這樣就（jiù）使上海O形圈的工（gōng）作情況大為改善，可應用於最高轉速達4m/s的旋轉軸的密（mì）封。 

近年來又出現了耐熱氟橡膠和耐磨聚氨酯橡（xiàng）膠，並且對橡膠元件工作的焦耳熱效應有了更深入的了解，並（bìng）針對此問題研究解決方（fāng）案，設計出了新的上海O形（xíng）圈密封結構，使上（shàng）海O形圈能夠（gòu）更好（hǎo）的應用與高速、高壓的旋轉運動。 

上海O形密封（fēng）圈由於其具有體積小，結構簡單、成（chéng）本低、工藝性能好、適用範圍廣泛等特點，正廣泛（fàn）地在旋轉運動式密封裝置（zhì）中推廣!