O形密封圈的密封原理
O形密封圈簡稱O形圈，是一種截麵為圓形的橡膠圈。O形密封圈是液壓、氣動係統中使用最廣泛的一種密封件。O形圈有良好的密封性，既可用於靜密封，也可用於往複運動密封中；不僅可單獨使用，而且是許多組合式密封裝置中的基本組成部分。它的適用範圍很寬，如果材料選擇得當，可以滿足各種運動條件的要求，工作壓力可從1.333×105Pa的真空到400MPa高壓；溫度範圍可從-60℃到200℃。    
與其它密封型式相比，O形密封圈具有以下特點： 1）結構尺寸小，裝拆方便。 2）靜、動密封均可使用，用作靜密封時幾乎沒有泄漏。 3）使用單件O形密封圈，有雙向密封作用。     4）動摩擦阻力較小。5）價格低廉。     
O形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發生彈性變形，在密封接觸麵上造成接觸壓力，接觸壓力大於被密封介質的內壓，則不發生泄漏，反之則發生泄漏。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，需分別說明。 1、用於靜密封時的密封原理      在靜密封中以O形圈應用最為廣泛。如果設計、使用正確，O形密封圈在靜密封中可以實現無泄漏的絕對密封。      O形密封圈裝入密封槽後，其截麵承受接觸壓縮應力而產生彈性變形。對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，O形密封圈靠自身的彈性力作用而也能實現密封；當容腔內充入有壓力的介質後，在介質壓力的作用下，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上升為Pm：     Pm=Po+Pp     式中Pp——經O形圈傳給接觸麵的接觸壓力（0.1MPa）     Pp=K〃P     K——壓力傳遞係數，對於橡膠製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，所以Pm＞P。由此可見，隻要O形密封圈存在初始壓力，就能實現無泄漏的絕對密封。這種靠介質本身壓力來改變O形密封圈接觸狀態，使之實現密封的性質，稱為自封作用。理論上，壓縮變形即使為零，在油壓力下也能密封，但實際上O形密封圈安裝時可能會有偏心。所以，O形圈裝入密封溝槽後，其斷麵一般受到7%—30%的壓縮變形。靜密封取較大的壓縮率值，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O形圈的預壓縮量應考慮補償它的低溫收縮量。 2、用於往複運動密封時的密封原理      在液壓轉動、氣動元件與係統中，往複動密封是一種最常見的密封要求。動力缸活塞與缸體、活塞幹預缸蓋以及各類滑閥上都用到往複運動密封。縫隙由圓柱杆與圓柱孔形成，杆在圓柱孔內軸向運動。密封作用限製流體的軸向泄漏。用作往複運動密封時，O形圈的預密封效果和自密封作用與靜密封一樣，並且由於O形圈自身的彈力，而具有磨損後自動補償的能力。但由於液體介質密封時，由於杆運動速度、液體的壓力、粘度的作用，情況比靜密封複雜。      當液體在壓力作用下，液體分子與金屬表麵互相作用，油液中所含的“極性分子”在金屬表麵上緊密而整齊的排列，沿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，它亦起一定的密封作用，並且對運動密封麵的潤滑是非常重要的。但是對泄漏來講是有害的。但往複運動的軸向外拖出時，軸上的液體薄膜便與軸一起拉出，由於密封件的“擦拭”作用，當往複運動的軸縮回時，該液體薄膜便被密封元件阻留在外麵。隨著往複運動行程次數增多，阻留在外麵的液體就越多，最後形成油滴，這就是往複運動式密封裝置的泄漏。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。      O形圈作為往複式密封，結構緊湊、尺寸小，可以降低元件價格。主要用在：      1）低壓液壓元件中，一般限於短行程和10MPa左右的中等壓力。      2）小直徑、短行程以及中等壓力的液壓滑閥中。      3）氣動滑閥和氣動缸中。      4）作為組合式往複動密封裝置中的彈性體。     O形圈作為往複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O形圈作主要動密封，一般限於短行程和10MPa左右的中低壓力。O形圈不適合用作速度非常低的往複動密封和單獨作為高壓往複動密封。這主要是因為在這種條件下摩擦較大，會導致密封過早失效。在任何型式應用中，都要根據密封件的額定數據或能力來使用，並且要裝配得當，才能得到滿意的性能。 3、旋轉運動用密封    在旋轉運動密封中，通常欧宝官方体育app下载油封和機械密封。但是油封的使用壓力較低，而且與O形圈相比，顯得過大和複雜，工藝性也差。機械密封雖然可用於高壓（40MPa）、高速（50m/s）及高溫（400℃），但是結構更加複雜、龐大，而且成本高，隻適用於石油、化工等作用的一些重型機械設備上。     O形圈用於旋轉運動存在的主要問題是焦耳熱效應。焦耳熱效應使高速的旋轉軸與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斷上升，橡膠材料受熱嚴重變形，壓縮量與伸長量發生變化的現象。發熱還加速密封材料老化，降低了  O形圈的使用壽命；破壞密封油膜，由此引起斷油現象，加速密封的磨損。     基於上述情況，近年來國內外旋轉運動用O形圈進行了廣泛深入的研究。為了避免出現焦耳熱效應，關鍵在於根據橡膠的性能來正確地選擇設計O形圈的結構參數，主要是O形圈的拉伸量和壓縮率。根據實驗，將旋轉運動用O形圈設計成內徑與旋轉軸直徑相等或稍大些，一般大3%~5%，在安裝O形圈時，從內徑向裏壓縮，並將斷麵的壓縮量也設計得小一些，一般約為5%。並且，盡量欧宝官方体育app下载受熱量影響小的密封材料，充分考慮O形圈安裝處的散熱問題。這樣就使O形圈的工作情況大為改善，可應用於最高轉速達4m/s的旋轉軸的密封。