薑繼海　胡誌棟

　　摘　要：本文（wén）介紹了液壓係（xì）統（tǒng）對密封（fēng）的要求、密封材料的種類及密封件的類（lèi）型，並以（yǐ）O型密封圈為例，分析了O型密封（fēng）圈（quān）的失效原因、失效形式和解決（jué）措施。

　　關鍵（jiàn）詞：O型密封圈；失效（xiào）；解決措（cuò）施（shī）

　　1　引言

　　密（mì）封是保證流體動（dòng）力係統正常工作（zuò）的Z基本也是Z重要的裝置。如果密封不好，將會加大係（xì）統和元件的泄漏，使係統壓力和容積效（xiào）率降（jiàng）低，浪費能量，嚴重時將導致係統（tǒng）不（bú）能正常工作，同時密封不良還會導致油液外泄、汙染環境，因此正確地（dì）使（shǐ）用密封裝置是非常重要的。

　　2　液壓係統對密封的要求

　　液壓係（xì）統對密封裝置的具體要求是：

　　（1）具有良好的密封性——有適宜的彈性，能補償所密封表麵在製造上（shàng）的誤差及工作中的磨損；並隨壓力的變化自動提高密封程度；

　　（2）具有良好的穩定性——油（yóu）液浸泡對其形狀、尺寸（cùn）的變化影響要小；溫度對其彈性和硬度的影響也要小；

　　（3）摩擦力小，運動靈活，工作壽命長；

　　（4）結構（gòu）簡單，製造、使用、維修簡便。

　　3　密封材料（liào）的種類

　　常用的液壓係統密（mì）封材料有以下兩種：

　　（1）合（hé）成橡膠例如丁腈橡膠是一種Z常（cháng）用的耐油橡膠，具有良好的（de）彈（dàn）性（xìng）和（hé）耐（nài）磨性，工作溫度（dù）為-40~+100℃，有一定的強度，摩擦係數較大。

　　（2）合成樹脂例如聚氨脂的（de）耐油性能比丁腈橡膠好，既具有高（gāo）強度又（yòu）具有彈性。拉斷強度比一（yī）般橡膠高。它有很好的耐磨性，目前被廣泛用作（zuò）靜（jìng）密封的密封材料。工（gōng）作溫度範圍為-30~+80℃，但彈性較（jiào）差。

　　4　密封件的類型

　　（1）O型密封圈

　　O型密封圈的橫載麵為圓形，具（jù）有結構簡單（dān），密封性（xìng）能良好，摩（mó）擦係數小，容易製造等（děng）特點，多用於靜密封，也（yě）有用作（zuò）動密封的。

　　（2）唇型密封圈

　　1）Y型密封圈

　　Y型密（mì）封圈的橫截麵類似（sì）於英文（wén）字母Y。多用（yòng）於液（yè）壓缸中活塞和活塞杆處的動密封。工作時在油壓的作用下，Y型密封圈的兩個唇邊緊緊地貼在缸筒和（hé）活（huó）塞壁上，從而起到密封油液的作用。

　　2）Yx型（xíng）密（mì）封圈

　　Yx型密封圈是（shì）Y型密封圈的改造型，分為（wéi）軸（zhóu）用密封和孔用密（mì）封兩種形式。

　　（3）V型密封圈

　　V型密封圈有夾織物橡膠和聚（jù）氯乙烯兩種材料的產品，V型（xíng）夾織物橡膠密封由多層塗膠（jiāo）織物壓製而成（chéng）。它是由形狀不同的支承（chéng）環、密封環和壓環三種密封件組成一（yī）組來使用（yòng）的，優點是耐（nài）高壓，通（tōng）過（guò）調節壓環壓力可使密封效果達到Z佳。這種密封圈多用於（yú）液壓缸中端蓋與（yǔ）活塞杆之間的動密封，並通過螺（luó）釘來調節壓緊力。

　　（4）組合式密封

　　上述各種形狀（zhuàng）的密封圈和各（gè）種不同的密封材料均有其各自的優點（diǎn），新近出現的組合密封結構就是利用它（tā）們的各自優點而製成的（de）。例如，聚四氟乙烯是一種塑料材料，它（tā）的摩擦係數（shù）極低，耐磨性（xìng）好，但是彈性差；而丁腈橡膠彈性很好。將兩者（zhě）結合起來，取（qǔ）長（zhǎng）補短，構成新式的組合（hé）式密封，這種密封結（jié）構可以耐（nài）高壓，而且（qiě）摩擦力很小，常用於伺服油缸的（de）密封。

　　近年（nián）來，出（chū）現了一些新型組合密封結構，其密封效果和工（gōng）作性能（néng）與傳統密封相比更佳。

　　5　O型（xíng）密封圈

　　O型密（mì）封圈是流體動力（lì）係統中應（yīng）用Z普遍的密封（fēng）形（xíng）式，在許多流體動力係統中工作良好（hǎo），但在作用中必須謹慎、小心。O型密封圈（quān）隻有在變（biàn）形時才能發揮作用（yòng）。O型（xíng）密封圈形如O形環，它安裝在密封槽中（zhōng），然後（hòu）壓緊，使得密封槽內（nèi）沒有（yǒu）間隙，從而封住液（yè）流（liú）或氣流。盡管這種簡單的密封結構在流體（tǐ）動力係統中密封效果良好，但隻有精心（xīn）設計、細心選擇及恰當地安裝（zhuāng）才（cái）能實現（xiàn）良好的密封（fēng）。

　　6　O型密封（fēng）圈的失效原因

　　典型的O型密封圈失效是在使用中由於（yú）工作（zuò）環境的原因導致結合不好而造成的。大多（duō）數O型密（mì）封圈失效原因有：

　　（1）密封槽（cáo）設計的不合（hé）適——留下過大或過小的壓縮量；在壓緊後沒（méi）有足夠的（de）移動空間；誤差積累。

　　（2）O型密封圈的尺寸不正確。

　　（3）O型密封圈與所接觸（chù）的介質不相容。

　　（4）沒有對O型密封圈（quān）進行（háng）足夠的潤滑。

　　此外（wài）由於處於密封狀態的O型密封圈所（suǒ）受應力非常複（fù）雜，實際上難於對（duì）它進行（háng）評估（gū），因（yīn）此，對O型密封圈的材料和尺寸在其應用環境中進行實驗是非（fēi）常重要的。　

　　7　O型密封圈的失效（xiào）形式和（hé）解決措施

　　（1）在密封圈上看不出來的密封失效這主要（yào）是由於壓緊力不夠；誤（wù）差積累；元件形狀不規劃和製造過（guò）程中留下的分型線和/或縫隙使密封槽與密封圈之間（jiān）的空間不合適（shì）等原因引起的。在（zài）多種密封失效（xiào）中，這種失效是Z難於診斷的，因為造成故障的原因在O型密封圈上是看不出來的，根本沒有可視線索（suǒ）。

　　這（zhè）時應該在使（shǐ）用中用推薦的壓緊力：了解隨（suí）著壓緊力（lì）的增加使O型（xíng）密封（fēng）圈截麵積減小的壓緊力值（zhí）；檢（jiǎn）查直接影響O型密（mì）封圈截麵積的積（jī）累誤差；在設計中（zhōng）考慮壓緊元件可移動的Z大（dà）值，從而保證壓緊力處於（yú）推薦的壓緊力範圍內；避（bì）免模具上O型密封圈容易產生縫隙和造成不匹配的分型線；確保O型密（mì）封圈的密封槽容積大於O型密封圈的體積，從（cóng）而在不損害密封圈的（de）情況下，允許密封圈膨脹。

　　（2）O型密封圈用後扁平

　　這主要是（shì）密封圈彈性材（cái）料的壓縮性差；材料的抗熱性能低；在（zài）液壓係統所用的介質中，O型密封圈材料出現過度膨（péng）脹（zhàng）；為（wéi）了密封可靠，壓緊力過大；在生產過程中（zhōng），O型密（mì）封圈材料硫化不完全。在通常的靜密封（fēng）和動密封的作（zuò）用中，這種失效是由於在O型密封圈截麵的兩（liǎng）邊出現了（le）平麵部（bù）分（fèn）。

　　這時應（yīng）該使用低凝固性能的彈性（xìng）材料；選（xuǎn）用能抵（dǐ）抗因摩擦和工作而產生熱的O型密封圈材料；重（chóng）新檢查O型（xíng）密封圈材（cái）料是否與係統所使用的介質相容（róng），應該選擇與其所使用的介（jiè）質（zhì）相容的O型密封圈（quān）材料（liào）；在可能的情況下，減小O型密封圈的壓力；檢查O型密封圈是否具有正確的物理特性（xìng）。

　　（3）O型密封圈出現凸出、啃咬和螺旋失效

　　凸出、啃咬失效主要是密封槽間隙（xì）過大；係統壓力過大；O型密封圈材料過（guò）軟；係統使用的（de）介質使O型密封圈軟化；由於偏心造成的不規則間隙致使（shǐ）O型密封圈（quān）密封（fēng）槽加（jiā）工的不合適（留下銳邊）；與密封槽相（xiàng）比，O型密（mì）封圈的（de）尺寸過大。在典型的高壓係統中，這種失效表現為：在低（dī）壓側的O型密封圈上出現小缺口。螺旋失效是當（dāng）O型密封圈的某些部分滑動時（shí），另外的一些部（bù）分卻（què）在滾動；在O型密封圈圓周的某些點上，O型密封圈被（bèi）不同心的元件或油缸壁卡住，導致扭曲和450的表麵裂口。相關的原（yuán）因（yīn）有：元件間的不同心；由（yóu）於偏載產生了大間隙；表（biǎo）達處理得不平行；潤（rùn）滑的不充分；O型密封圈材（cái）料太軟；工作行程上的速度過低。一般出現在長行程的液壓活塞密封上，檢查O型密封圈表麵時（shí），會發現螺旋狀450的一（yī）些深口。

　　這時應該通過機械加工減小密封槽的間隙（xì）；為防止O型（xíng）密封圈凸（tū）出（chū），使用新密封圈；采用硬材料的O型密封（fēng）圈；檢查O型密（mì）封（fēng）圈（quān）材料是否與係統介質相容；提高金（jīn）屬元件的剛度、改善同心度（dù）；將密封槽銳邊處理成半徑不（bú）小於0.005的過渡圓角；安裝尺（chǐ）寸合適的O型密封圈；考慮使用增強的複合密封，如組合墊。檢查油（yóu）缸孔是（shì）否已經變形，導致間隙減小；金屬表麵處理至10-20u範圍內（nèi）；改進潤滑（主要是內部潤滑的O型密（mì）封圈）；增加O型密封圈材（cái）料強度和（或）加大其（qí）截麵積；增（zēng）加防止O型密封圈被擠出的阻（zǔ）塞圈。

　　（4）O型密封圈出現磨損

　　這主要是密封槽的金屬表麵過於粗糙，在工作中導致O型密封圈磨損；金屬表麵過於光滑，造成潤滑不充分；由於潤滑較差致使溫度過度或過低；係統介質被摩擦產（chǎn）生的顆粒所汙染。這種失效形式主要出現在有（yǒu）相互移動、振動、放置的動密封中，並可以通過觀察（chá）O型（xíng）密封圈的一邊是否變平來判斷。

　　這（zhè）時（shí）該采用推薦的金屬拋（pāo）光處理；提供充分的潤滑（主要是內部潤滑的O型密封圈）；檢查（chá）密封材料與係（xì）統溫度的匹配；用過濾（lǜ）器消（xiāo）除摩擦顆粒或采用防止（zhǐ）塵圈；考（kǎo）慮（lǜ）采（cǎi）用更耐磨的O型（xíng）密（mì）封圈材料，如酮基氰或（huò）聚氨脂橡膠。

　　（5）O型密封圈受熱硬化和氧化

　　由（yóu）於溫度超出規定（dìng）的範圍，使彈性體硬化、增塑劑（jì）蒸發、氧（yǎng）化開裂。在動密封和靜密封中，O型密封圈表麵出現凹痕或開裂，高壓裝置中的O型密封圈出現（xiàn）平（píng）麵。臭（chòu）氧侵害聚（jù）合物鏈，引起（qǐ）O型密封圈材料開（kāi）裂，這種失效模式出現於動、靜密封暴（bào）露（lù）在空氣、臭氧和其它空（kōng）氣汙染物中的密封圈上，表現為出現（xiàn）與壓力方向垂直的小的表麵裂口。

　　這時應該采用抗（kàng）氧化（huà）（抗臭（chòu）氧侵害）、耐高溫（wēn）的O型密封圈材料；降低（dī）係統工作溫度。

　　（6）O型密封圈在安裝中損壞

　　O型密封圈密封槽（cáo）上有銳邊，在安（ān）裝過程中當O型密封（fēng）圈經過尖銳的刃口時被損壞；導入時的倒角不夠大；活塞上用（yòng）的（de）O型密封圈型號過大，活塞杆上的O型密封圈型號過（guò）小；安裝（zhuāng）過程（chéng）中，O型密封圈扭曲、被卡住；安裝時沒有給O型密封（fēng）圈潤滑；O型密封圈橡膠抗拉能力低（典型的是矽酮樹脂材料）。這（zhè）種失效出現於動、靜密封中，其特（tè）點是：O型密封圈上有短切口或凹口（kǒu），或表麵起皮、剝落。

　　這時應該倒去銳邊（biān），安裝O型密封圈時，用管或（huò）帶遮蓋住刃口（kǒu）；導入時的倒角製成150-200；安裝的O型密封（fēng）圈尺寸要正確；安裝時給O型密封圈潤滑（huá）。

　　（7）O型密封圈出現突發性壓力下降

　　故障原因：在高（gāo）壓下（xià）工作時，O型（xíng）密封圈吸收空（kōng）氣，隨著係統壓力的迅速降低，存（cún）留在O型密封圈微小孔中的空氣逸（yì）出時（shí），造成表麵（miàn）氣泡和開裂；O型密封圈截麵上出現不規劃的又深又短的裂口。O型密封圈開始運動時，表麵出現小（xiǎo）氣泡。

　　這（zhè）時應該延長降低壓力的時間；改用硬（yìng）度為80-95範圍內的O型密封圈材料，減（jiǎn）小O型密封圈的截麵尺寸。

　　參考文獻

　　[1]姚碎全（quán），淺（qiǎn）談液壓缸（gāng）密封件的裝（zhuāng）配（pèi），液壓與氣動（dòng），2001（2）：P.27-28

　　[2]金振邦（bāng），中（zhōng）高壓（yā）液壓係統（tǒng）用流體橡膠密封技術的應用與發展，液（yè）壓氣動與密封，2000(2),P.39-41.

　　[3]M. Messinger. How to recognize and avoid the common causes of O-ring failure. Hydraulic & Pneumatics, 2000 (2), P. 43-44

　　[4]魏愛平，液壓缸往複密封應用研究，液壓氣動與（yǔ）密封，2000（12），P.41-435 雷天覺，新編液壓工程手冊（下冊），1998（12），p. 1609- 172