O形橡胶密封圈及其应用

O形橡胶密封圈及其应用
摘要：液压传动装置具有体积孝重量轻、惯性孝运动平稳及传递作用力大等特点，还具有操作控制方便及实现各工序自动化等优点，所以说，液压传动装置已
广泛应用于国防和工农业生产等部门。

如：陶瓷墙地砖生产企业广泛应用的液压
柱塞泵、全液压自动压砖机、蒸压粉煤灰砖及蒸压灰砂砖生产企业广泛应用的全
液压自动压砖机（墙材砌块）及砖瓦制品生产企业广泛应用的侧式液压多斗挖掘机、液压推车机等。

然而这些液压设备（液压传动装置）的缺点就是液压油的泄漏，不仅影响液压设备（液压传动装置）的工作性能和生产效率，而且还污染环
境及浪费资源。

所以说，解决墙材生产企业液压设备（液压传动装置）液压油泄
漏的有效途径就是选用质量优良的液压密封件。

关键词：O形橡胶密封圈；密封构造；密封槽选用；应用
引言
O形橡胶密封圈具有结构紧凑、拆装方便、制造简单、成本低廉等特点，是
一种广泛应用的密封件，其密封性能的可靠性直接影响设备的正常工作。

O形圈
的工作状态与密封沟槽结构、介质压力、压缩率等密切相关，其中密封沟槽结构
对密封圈的密封性能和使用寿命影响很大。

目前，比较常见的密封圈沟槽为矩形
沟槽。

这种沟槽在O形密封圈的安装或更换过程中容易导致O形密封圈滑落，工作时也易出现间隙咬伤、破坏失效等现象，大大缩短了密封圈的使用寿命。

因此，对影响密封圈密封性能的沟槽结构进行分析研究，对密封圈密封性能的预测具有
重要意义。

1常用密封构造
O形橡胶密封圈可用作外径、内径、端面及端面倒角等密封。

用作动密封可
实现孔（活塞）密封、轴（活塞杆）密封及旋转运动轴密封。

用作静密封又可区
分为径向静密封、端面静密封（也称轴向静密封）和端面倒角处静密封三种结构
形式。

轴向静密封又可区分为承受内压作用型静密封和承受外压（真空管路）作
用型静密封两种工况。

显然，承受内压作用时，应使O形橡胶密封圈的外径与沟
槽的圆柱面大径之间的偏差尽可能小；反之，对于承受外压作用（如：真空管路）时，应使O形橡胶密封圈的内径与沟槽的圆柱面小径之间的偏差尽可能校只有这样，才能确保O形橡胶密封圈具有优良的密封效果及适宜的使用寿命。

2密封原理
由于O形橡胶密封圈属于挤压型密封圈，它是依靠O形橡胶密封圈安装在沟槽中所产生的预压缩作用（压缩率通常约为8%～25%）并形成弹性变形，该弹性
变形就转变为对接触表面（密封面）产生初始接触应力σ0而获得密封效果。

在
受到介质（如：液压油或压缩空气等）压力P的作用下，O形橡胶密封圈被迫移
到沟槽的对应侧（低压侧），同时产生随介质压力P的变化而变化的附加接触应
力σc，结果初始接触应力σ0与附加接触应力σc一起共同作用阻止接触表面（密
封面）介质（如：液压油或压缩空气等）的泄漏，从而达到密封的目的。

3密封
槽的选用
实践生产经验表明：O形橡胶密封圈的密封效果在一定程度上取决于O形橡
胶密封圈的尺寸及其之配套的密封槽相应尺寸的合理匹配，并获得适宜的截面压
缩率和轴向拉伸率，从而获得优良的密封效果及适宜的使用寿命。

显然，沟槽设
计制造时，若O形橡胶密封圈的压缩率过小，就会导致密封失效，造成泄漏；否则，若O形橡胶密封圈的压缩率过大，也会造成O形橡胶密封圈因橡胶应力松弛
而引起泄漏。

同样，在装配过程中，若操作不细心，也会因装配阻力较大而引起
O形橡胶密封圈产生过大的拉伸变形等损伤损坏造成泄漏。

所以说，目前，国内
外对O形橡胶密封圈用密封槽的选用都有较严格的规定。

3.1密封槽的构造
目前，国内外O形橡胶密封圈用沟槽主要有以下四种构造方式：矩形槽、燕
尾形槽（也称梯形槽）、半圆形槽和三角形槽。

其中半圆形槽可用于旋转密封用
密封槽，但实践生产中应用较少。

三角形槽可用于端面静密封，但实践生产中很
少应用；三角形槽仅用于端面倒角处静密封。

燕尾形槽（梯形槽）虽然可用于摩
擦阻力要求较低的工况，但因其密封槽的槽型复杂，加工费用较高，实践生产中
也很少应用。

至于矩形槽既适用于静密封用密封槽，也适用往复运动及旋转运用
密封槽，是目前O形橡胶密封圈用密封槽的常用构造。

所以说，实践生产中，O
形橡胶密封圈用密封槽通常采用矩形槽，仅端面倒角处静密封采用三角形密封槽。

3.2介质压力与密封间隙
由于安装在密封槽中的O形橡胶密封圈通常是由压缩所产生的弹性变形实现
接触表面（密封面）的密封。

随着介质压力P的增加，受压侧（承压侧）O形橡
胶密封圈的一部分被迫挤入密封间隙中去，如果用作往复运动密封件，那么多次
往复运动以后，势必造成挤入密封间隙中的一部分O形橡胶密封圈的损伤损坏甚
至被切除，从而严重影响O形橡胶密封圈的密封性能及其使用寿命。

通常当介质
压力P≥32MPa（静密封）或P≥10MPa（往复运动密封）时，必须在O形橡胶密封圈的受压侧（承压侧）设置（添加）O形橡胶密封圈用挡圈，阻止受压侧（承压侧）O形橡胶密封圈的一部分挤入密封间隙中去而造成损伤损坏等。

若承受介质
压力P≥10MPa（往复运动密封）的双向作用时，那么需在受压（承压）介质的两
侧各设置（添加）O形橡胶密封圈用挡圈，O形橡胶密封圈用挡圈通常采用聚甲醛、尼龙1010、尼龙6、尼龙66及填充聚四氟乙烯等材质制造，但需在轴向方
向加工宽度（t）约为1mm及α=68°的斜槽，便于O形橡胶密封圈用挡圈的安装
及拆卸等。

因具有相对运动的两耦合面之间必须具有适宜的密封间隙（简称间隙），如：往复运动的活塞（活塞杆）与缸筒（缸盖导向套）之间的配合必须选
用间隙配合。

其间隙的大小主要与介质压力、O形橡胶密封圈的硬度及相对运动
耦合面之间形成润滑油膜层的最小厚度值等有关，若间隙太小，加工制造及装配
困难，而且生产制造成本高，还难于获得所需的相对运动最小润滑油膜层厚度等；若间隙过大，O形橡胶密封圈易挤入间隙造成损伤损坏及相对运动润滑油膜层增
厚等造成泄漏。

通常介质压力越大，要求的间隙就越小；O形橡胶密封圈的硬度
值越高，其间隙可选取大一些。

同时，实践生产经验表明：相对运动耦合面之间
选用H8/f8或H9/f9的间隙配合，且两耦合表面的粗糙度值（Ra）选用1.6～
0.8μm或小于0.8μm，可获得预定的相对运动最小润滑油膜层厚度、优良的密封
效果及适宜的使用寿命。

4沟槽的设计制造
实践生产经验表明：O形橡胶密封圈的密封效果在一定程度上取决于O形橡
胶密封圈的尺寸及其之配套的沟槽相应尺寸的合理匹配，并获得适宜的截面压缩
率和轴向拉伸率，从而获得优良的密封效果及适宜的使用寿命。

显然，沟槽设计
制造时，若O形橡胶密封圈的压缩率过小，就会导致密封失效，造成泄漏；否则，若O形橡胶密封圈的压缩率过大，也会造成O形橡胶密封圈因橡胶应力松弛而引起泄漏。

同样，在装配过程中，若操作不细心，也会因装配阻力较大而引起O形
橡胶密封圈产生过大的拉伸变形等损伤损坏造成泄漏。

所以说，目前，国内外对
O形橡胶密封圈沟槽的设计制造都有较严格的规定。

结语
O形橡胶密封圈是一种应用最广泛的静密封、往复运动密封及旋转运动密封件，并具有结构简单、安装方便、密封性能优良、使用范围广、安装用槽--沟槽易于设计制造及适应性强等特点。

通过分析，我们希望最大限度地提高O形橡胶密封圈的密封性能及其使用寿命。

参考文献
[1]薛胜雄，黄汪平.高压射流技术与应用[M].机械工业出版社，1998年8月.
[2]刘鸿文.材料力学[M].人民教育出版社，1979年2月.。