o型圈密封各种知识o型橡胶圈密封圈简称o型圈
（一）o型圈的概述与密封原理
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
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
15～25
往复运动
液压油
1.02
12～17
空气
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0.4mpa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
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±0.08
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
日期：2007-4-16查看：832
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：488
o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±5
9
300
70±5
11
220
80±5
11
150
88+5-4
10
100
60±5
9
300
70±5
11
220
80±5
11
150
88+5-4
10
100
压缩永久变形，% ≤
100℃×24h
125℃×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℃×24h
125℃×24h
-15
－
-15
－
-20
－
-20
－
－
-15
－
-15
－
-20
－
-20
扯断伸长变化率，%≤
100℃×24h
125℃×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，%
-10，0
0，+15
-10，0
0，+15
-10，0
0，+15
-10，0
0，+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，+6
3号标准油（125℃×24h）
硬度变化
体积变化率，%
－
－
－
－
－
－
－
－
-15，0
0，+20
-15，0
0，+20
-15，0
0，+20
-15，0
0，+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型橡胶截面直径 w
美国标准as 568
1.78 2.62 3.53 5.33 7.00
英国标准bs 1516
日本标准jis b2401
1.90 2.4 3.1 3.5 5.7 8.4
国际标准iso 3601/1
1.82.65 3.55 5.30 7.00
德国标准din3771/1
中国标准gb 3452.1
优先的米制尺寸
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
3.5 4.0 4.5 5.0 5.5
6.0 7.0 8.0 10.0 12.0

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