O形橡膠圈的一般結構

O形橡膠圈是我們工作中常用的一種密封件，最常用在往復運動情況下，O形密封的一般結構有外裝式結構和內裝式結構兩種。O形密封裝置結構（含外裝式和內裝式）如圖1所示。通常，外裝式結構用于活塞密封，以隔離液壓缸的內部腔室，因此又稱內部密封；內裝式結構用于活塞桿密封，以隔離液壓缸內腔與大氣的密封，因此又稱外部密封。內部密封發生的泄漏為內漏，內漏率過大時，會影響機械效率，或不能維持正常的工作壓力，從而影響到力學性能，外漏率過大時，不僅影響力學性能和機械效率，而且會對工作環境產生嚴重污染，因此控制外漏的密封裝置尤為重要。

圖1

O形密封裝置結構

a）外裝結構b）內裝結構

密封原理

O形橡膠圈用作壓縮密封的基本作用：當O形圈安裝在溝槽和密封面之間時，有一定的壓縮量，由此產生的反彈力給予被密封的光滑面和溝槽底面以初始的壓縮應力，從而起預緊或初始密封作用。O形圈的預密封作用如圖2所示。

圖2

O形圈的預密封作用（安裝狀態）

由于預密封作用，O形圈與被密封光滑面和溝槽底面緊密接觸，這樣當流體通過間隙進入溝槽時，只能對O形圈的一側面起作用。在工作狀態下，流體通過間隙加到O形圈一側的內壓力進一步加大時，把O形圈推向溝槽另一側面而擠壓變形成D形狀態，并把這種壓力傳遞到密封接觸表面。因此，由于最初的過盈壓力作用，密封壓力實際上大于所施加的流體壓力。O形圈工作狀態下接觸面的壓力分布如圖3所示。

圖3

O形圈工作狀態下接觸面的壓力分布（工作狀態）

流體壓力越大，O形圈變形越大，從而傳遞給接觸面的壓力也越大，密封作用也就越大。這種由流體壓力自動增強密封效果的作用，叫作自緊密封作用，圖3恰當地反映了O形圈的自緊密封作用。

密封特性

就往復運動用O形密封裝置來說，其運動摩擦阻力比唇密封小，但它的起動摩擦阻力較大，通常是運動摩擦阻力的3~4倍。摩擦阻力和作用在O形圈上的壓力大小、壓縮量、材質的硬度等因素有關。壓力和壓縮量對運動摩擦的影響很大，壓力大，壓縮量大，則摩擦力大。O形圈的硬度和滑動面的表面粗糙度對起動摩擦力也有較大的影響，硬度越大，滑動表面越粗糙，摩擦力越大。靜置時間的長短對起動摩擦力也有很大的影響，特別是當靜置的時間很長時，由于O形圈處于相當大的壓縮狀態，使密封材料嵌入接觸表面的凹處，在接觸面處產生輕度物理和化學融合，造成起動摩擦力增加，所以O形圈的相對滑動表面越粗糙，接觸時間越長，嵌入到凹凸表面中的材質越多，起動摩擦阻力越大。O形密封裝置的這種密封特性，要求進行機械設計的工程技術人員應了解并掌握其特點和基本規律，以便設計出最優良的密封裝置，為了減小起動摩擦阻力，可以采取以下措施：

1）選用硬度較低的材料制作O形圈，

2）減少壓縮量。最小壓縮率可為3%~8%。此外，O形密封的壽命與相對滑動表面的材質、加工精度、加工方法、潤滑情況和環境污染等諸多因素有關，相對表面粗糙度Ra以0.2~0.4um為佳，而相對滑動表面的硬度以50HRC以上為好。