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? ? 在-50~-60℃條件下，不耐低溫的橡膠材料將完全失去初始應(yīng)力;即使是耐低溫橡膠材料，此時(shí)的初始應(yīng)力也不會(huì)大于20℃時(shí)初始應(yīng)力的25%。這是因?yàn)閛形環(huán)的初始?jí)嚎s量取決于線性膨脹系數(shù)。

? ?o形圈的設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)會(huì)加速其損壞，使其失去密封性能。實(shí)驗(yàn)表明，如果密封圈裝置各部分設(shè)計(jì)合理，簡(jiǎn)單地增加壓力不會(huì)對(duì)o形圈造成損壞。在高壓、高溫的工作條件下，o形圈損壞的主要原因是o形圈材料的永久變形和o形圈被擠進(jìn)密封間隙引起的間隙咬傷。第一級(jí)o形環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中扭曲。。

? ? 1. 永久變形

由于用于o形圈密封的合成橡膠材料是一種粘彈性材料，其初始?jí)嚎s量和回彈堵塞能力在長(zhǎng)期使用后將永久變形并逐漸喪失，最終發(fā)生泄漏。永久變形和彈性損失是o形圈失去密封性能的主要原因。以下是永久變形的主要原因。

1)壓縮率與拉伸和永久變形的關(guān)系

生產(chǎn)o形圈用的各種公式的橡膠在壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力松弛。此時(shí)，壓應(yīng)力隨時(shí)間減小。使用時(shí)間越長(zhǎng)，壓縮率越大，拉伸量越大，橡膠應(yīng)力松弛造成應(yīng)力下降越大，導(dǎo)致o形圈彈性不足，喪失密封能力。因此，建議在允許的使用條件下盡量降低壓縮比。增加o形圈的截面尺寸是降低壓縮率最簡(jiǎn)單的方法，但這將增加結(jié)構(gòu)的尺寸。

需要注意的是，在計(jì)算壓縮比時(shí)，人們往往忽略了裝配過程中o形環(huán)張力引起的截面高度下降。o形環(huán)截面積的變化與其周長(zhǎng)的變化成反比。同時(shí)，由于拉力的作用，o形圈的截面形狀也會(huì)發(fā)生變化，表現(xiàn)為其高度的降低。此外，在表面張力的作用下，o形環(huán)的外表面變平，即截面高度略有降低。這也是o形環(huán)壓縮應(yīng)力松弛的表現(xiàn)

o形圈的截面變形程度也取決于o形圈材料的硬度。在拉伸量相同的情況下，硬度較高的o形圈也會(huì)使截面高度更低。從這個(gè)角度來看，應(yīng)根據(jù)使用條件盡量選用硬度較低的材料。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的o形圈會(huì)逐漸發(fā)生塑性變形，其截面高度也會(huì)相應(yīng)降低，導(dǎo)致密封能力的喪失。

? ?2)溫度與o形環(huán)弛豫過程的關(guān)系

工作溫度是影響o形圈永久變形的另一個(gè)重要因素。高溫會(huì)加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，o形圈的壓縮集越大。當(dāng)永久變形大于40%時(shí)，o形圈失去密封能力，產(chǎn)生泄漏。o形圈橡膠材料中由于壓縮變形而形成的初始應(yīng)力值隨著o形圈的松弛和溫度的下降而逐漸減小消失。對(duì)于在零度以下工作的o形環(huán)，由于溫度急劇下降，初始?jí)嚎s可能會(huì)減少或完全消失。在-50~-60℃條件下，不耐低溫的橡膠材料將完全失去初始應(yīng)力;即使是耐低溫橡膠材料，此時(shí)的初始應(yīng)力也不會(huì)大于20℃時(shí)初始應(yīng)力的25%。這是因?yàn)閛形環(huán)的初始?jí)嚎s量取決于線性膨脹系數(shù)。因此，在選擇初始?jí)嚎s量時(shí)，必須保證由于松弛過程和溫度下降，應(yīng)力下降后仍有足夠的密封能力。對(duì)于在零度以下工作的o形圈，應(yīng)特別注意橡膠材料的恢復(fù)指數(shù)和變形指數(shù)。綜上所述，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量保證o形圈具有合適的工作溫度，或選用耐高低溫的o形圈材料以延長(zhǎng)使用壽命。

? ?3)介質(zhì)工作壓力和永久變形

工作介質(zhì)的壓力是造成o形圈永久變形的主要因素。現(xiàn)代液壓設(shè)備的工作壓力日益增大。長(zhǎng)期高壓會(huì)導(dǎo)致o形圈永久變形。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工作壓力選擇合適的耐壓橡膠材料。工作壓力越高，所使用材料的硬度和耐高壓性應(yīng)越高。為了提高o形環(huán)材料的耐壓性能，增加材料的彈性(特別是增加材料在低溫下的彈性)，減少材料的壓縮集，一般需要改進(jìn)材料配方，添加增塑劑。然而,增塑劑的o形環(huán),浸泡在工作中很長(zhǎng)一段時(shí)間,工作介質(zhì)的塑化劑會(huì)逐漸被吸收,導(dǎo)致o形環(huán)縮小體積,甚至可能導(dǎo)致o形環(huán)產(chǎn)生負(fù)面壓縮(即有o形環(huán)之間的差距和密封表面的部分)。因此，在計(jì)算o形密封圈的壓縮量和設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)充分考慮這些收縮量。壓下的o形圈應(yīng)在工作介質(zhì)中浸泡5-10個(gè)晝夜，仍保持必要的尺寸。o形環(huán)材料的壓縮設(shè)定率與溫度有關(guān)。當(dāng)變形率大于等于40%時(shí)，會(huì)發(fā)生泄漏。因此，幾種橡膠化合物的耐熱極限為:丁腈橡膠在70℃，三元乙丙橡膠在100℃，氟橡膠在140℃。因此，各國(guó)對(duì)o形環(huán)的永久變形都有規(guī)定。表中列出了中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)橡膠材料的o形圈在不同溫度下的尺寸變化。對(duì)于相同材料的o形環(huán)，在相同的溫度下，具有較大橫截面直徑的o形環(huán)具有較低的壓縮定值率。石油行業(yè)的情況則有所不同。由于此時(shí)o形環(huán)沒有與氧氣接觸，上述不良反應(yīng)大大減少。另外，它通常會(huì)引起橡膠有一定的膨脹，所以溫度引起的壓縮定率會(huì)被抵消。因此，在油中的耐熱性大大提高。以丁腈橡膠為例，其工作溫度可達(dá)120℃以上。

? 2. 間隙咬傷

密封件的幾何精度差(包括圓度、橢圓度、圓柱度、同心度等)，零件之間不對(duì)準(zhǔn)，高壓下內(nèi)徑膨脹，會(huì)導(dǎo)致

?3.失真

扭轉(zhuǎn)是指o形圈在周向發(fā)生扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象一般發(fā)生在動(dòng)密封狀態(tài)下。

如果o形環(huán)正確組裝和使用在合適的條件下,一般不容易卷或扭曲在往復(fù)運(yùn)動(dòng),因?yàn)閛形環(huán)和槽之間的接觸面積大于摩擦滑動(dòng)表面的接觸面積,和o形環(huán)本身的電阻可以防止變形。摩擦的分布也傾向于使o形圈在其溝槽內(nèi)保持靜止，因?yàn)殪o摩擦大于滑動(dòng)摩擦，且溝槽表面的粗糙度一般不如滑動(dòng)面。

造成扭傷的原因有很多，其中最重要的是由于o形圈在一個(gè)周期內(nèi)的摩擦而造成的活塞、活塞桿與氣缸之間間隙不均勻、偏心度過大、o形圈橫截面直徑不均勻等。力是不均勻的，而且o形圈的某些部分過于摩擦和扭曲。一般來說，截面尺寸較小的o形環(huán)容易產(chǎn)生不均勻的摩擦。造成變形(這就是為什么運(yùn)動(dòng)用o形圈的橫截面直徑比固定用o形圈大的原因)。

另外，由于密封槽的同心度偏差、密封高度不均等、o形圈橫截面直徑不均勻等原因，o形圈的一部分可能被壓縮過多，另一部分可能被壓縮過小或不被壓縮。當(dāng)槽偏心時(shí)，即同軸偏差大于o形圈壓縮時(shí)，密封將完全失效。密封槽同心度偏差大的另一個(gè)缺點(diǎn)是o形圈沿圓周被不均勻壓縮。此外，由于o形圈的橫截面直徑不均勻、材料硬度、潤(rùn)滑油膜厚度等，以及密封軸的表面粗糙度，o形圈的一部分沿工作表面滑動(dòng)，另一部分滾動(dòng)。o型環(huán)的扭曲。運(yùn)動(dòng)用o形圈容易因扭曲而損壞，這是造成密封裝置損壞和泄漏的重要原因。因此，提高密封槽的加工精度和減小偏心距是保證o形圈可靠密封和壽命的重要因素。

密封圈不應(yīng)在扭曲狀態(tài)下安裝。如果在安裝過程中發(fā)生扭曲，很快就會(huì)發(fā)生扭曲損壞。工作時(shí)，扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象會(huì)切斷o形圈，造成大量漏油，切斷的o形圈會(huì)與液壓系統(tǒng)的其他部件混合，造成重大事故。

為防止o形圈扭曲損壞，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)

1) o形圈安裝槽的同心度應(yīng)從易于加工和不變形兩個(gè)方面考慮。

2) o形圈橫截面尺寸應(yīng)均勻，每次安裝時(shí)應(yīng)在密封部位涂上潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。有時(shí)也可使用浸漬潤(rùn)滑油的氈環(huán)式潤(rùn)滑裝置。

3)增大o形圈的橫截面直徑。動(dòng)密封用o形圈的截面直徑一般應(yīng)大于靜密封用o形圈的截面直徑;此外，對(duì)于大直徑活塞，應(yīng)避免使用o形圈作為密封。

4)低壓下發(fā)生扭轉(zhuǎn)破壞時(shí)，可采用密封圈保護(hù)擋圈。

5)降低缸筒、活塞桿的表面粗糙度。

6) o形密封圈采用低摩擦系數(shù)材料。

7) o形圈可更換為不易變形的密封圈。

4. 磨料磨損現(xiàn)象

密封的差距相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),灰塵和沙子顆粒在工作環(huán)境中堅(jiān)持活塞桿表面,和活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng),他們進(jìn)入汽缸油膜,并成為侵入密封膠圈的表面。磨料顆粒加速o形圈的磨損，使其失去密封性。為了防止這種情況發(fā)生，往復(fù)密封裝置的延伸軸端部必須采用防塵裝置

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