O型圈設計和使用不當會加速其損壞并失去密封性能。實驗表明，如果密封裝置的各部分設計得當，單純增加壓力不會對O型圈造成損壞。在高壓、高溫工作條件下，O型圈損壞的主要原因是O型圈材料的永久變形和O型圈被擠入密封間隙造成的間隙咬合。主O 形圈在移動過程中變形。

1.永久變形

由于O型圈密封圈采用的合成橡膠材料是粘彈性材料，初始設定的壓縮量和回彈阻擋能力在長期使用后會產(chǎn)生永久變形并逐漸損耗，最終出現(xiàn)泄漏。永久變形和失去彈性是O型圈失去密封性能的主要原因。以下是造成永久變形的主要原因。

1).壓縮比、拉伸量與永久變形的關系

用于制造O型圈的各種配方的橡膠在壓縮狀態(tài)下都會產(chǎn)生壓縮應力松弛。此時，壓應力隨著時間的推移而減小。使用時間越長，壓縮比和拉力越大，橡膠應力松弛引起的應力降就越大，導致O型圈彈性不足，失去密封能力。因此，建議在允許的使用條件下盡量降低壓縮比。增加O型圈的橫截面尺寸是降低壓縮率的最簡單方法，但這會增加結構尺寸。

需要注意的是，人們在計算壓縮比時，往往忽略了O型圈在裝配時的拉伸所造成的截面高度的減小。 O型圈橫截面積的變化與其周長的變化成反比。同時，由于拉力的作用，O型圈的截面形狀也會發(fā)生變化，體現(xiàn)在其高度的減小上。另外，在表面張力的作用下，O型圈的外表面變得更加平坦，即橫截面高度略有減小。這也是O型圈密封件壓縮應力松弛的表現(xiàn)。

O型圈的橫截面變形程度還取決于O型圈材料的硬度。當拉伸量相同時，硬度高的O型圈的截面高度也降低得更多。由此看來，根據(jù)使用條件，應盡量采用硬度低的材料。在液體壓力和拉力的作用下，橡膠材料的O型圈會逐漸發(fā)生塑性變形，其截面高度也相應減小，最終失去密封能力。

2).溫度與O型圈松弛過程的關系

工作溫度是影響O型圈永久變形的另一個重要因素。高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，O型圈的壓縮永久變形越大。當永久變形大于40%時，O型圈就失去密封能力而發(fā)生泄漏。 O型圈的橡膠材料中因壓縮變形而形成的初始應力值會隨著O型圈的松弛和溫度的下降而逐漸減小并消失。

由于溫度急劇下降，在零下溫度下運行的O 形圈的初始壓縮可能會減少或完全消除。在-50~-60時，不耐低溫的橡膠材料將完全失去初始應力；即使是耐低溫的橡膠材料，此時的初始應力也不會大于20時初始應力的25%。這是因為O 型圈的初始壓縮取決于線性膨脹系數(shù)。因此，在選擇初始壓縮量時，必須保證由于松弛過程和溫度下降而導致應力下降后，仍有足夠的密封能力。對于在零下溫度下工作的O型圈，應特別注意橡膠材料的恢復指數(shù)和變形指數(shù)。

綜上所述，設計時應盡量保證O型圈有合適的工作溫度，或者采用耐高低溫的O型圈材料，以延長其使用壽命。

3).介質(zhì)工作壓力和永久變形

工作介質(zhì)的壓力是引起O型圈永久變形的主要因素。現(xiàn)代液壓設備承受著不斷增加的工作壓力。長時間的高壓會導致O型圈永久變形。因此，設計時應根據(jù)工作壓力選擇合適的耐壓橡膠材料。工作壓力越高，所用材料的硬度和耐高壓性能越高。

為了提高O型圈材料的耐壓性能，增加材料的彈性（特別是增加材料在低溫下的彈性），減少材料的壓縮永久變形，一般需要對材料進行改進配方并添加增塑劑。但如果含有增塑劑的O型圈長期浸泡在工作介質(zhì)中，增塑劑會逐漸被工作介質(zhì)吸收，導致O型圈體積收縮，甚至可能造成O型圈負壓縮。 -圈（即O型圈與密封件表面之間出現(xiàn)間隙）。因此，在計算O型圈密封件的壓縮量和設計模具時應充分考慮這些收縮量。壓制后的O形圈在工作介質(zhì)中浸泡510晝夜后應能保持必要的尺寸。

O型圈材料的壓縮永久變形率與溫度有關。當變形率達到40%以上時，就會發(fā)生泄漏，因此幾種橡膠材料的耐熱極限為：丁腈橡膠70，三元乙丙橡膠100，氟橡膠140。因此，各國對O型圈的永久變形都有規(guī)定。國標橡膠材料制成的O型圈在不同溫度下的尺寸變化見表。對于相同材料制成的O型圈，在相同溫度下，橫截面直徑較大的O型圈壓縮永久變形率較低。

石油的情況則不同。由于此時O形圈不與氧氣接觸，因此上述不良反應大大減少。另外，通常會引起橡膠材料一定的膨脹，因此溫度引起的壓縮永久變形率會被抵消。因此，在油中的耐熱性大大提高。以丁腈橡膠為例，其使用溫度可達120以上。

2.間隙咬傷

被密封零件的幾何精度差（包括圓度、橢圓度、圓柱度、同軸度等）、零件之間不同心、高壓下內(nèi)徑膨脹，都會造成密封間隙擴大和間隙擠壓?，F(xiàn)象的加劇。 O型圈的硬度對間隙擠壓現(xiàn)象也有顯著影響。液體或氣體的壓力越高，O型圈材料的硬度越小，O型圈的間隙擠壓就越嚴重。

防止間隙咬合的措施是嚴格控制O型圈的硬度和密封間隙。使用硬度合適的密封材料來控制間隙。常用O型圈的硬度范圍為HS60~90。硬度低的用于低壓，硬度高的用于高壓。使用合適的密封圈來保護擋圈是防止O型圈被擠入間隙的有效方法。

3、畸變現(xiàn)象

扭轉(zhuǎn)是指O型圈沿圓周方向扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象一般發(fā)生在動密封狀態(tài)。

如果O型圈裝配正確，在適當?shù)臈l件下使用，一般在往復運動過程中不會出現(xiàn)滾動或扭曲的情況，因為O型圈與溝槽的接觸面積大于滑動面上的摩擦接觸面積，而O 形環(huán)自身的阻力原本可以防止扭曲。摩擦力的分布也傾向于使O 形圈在其凹槽中保持靜止，因為靜摩擦大于滑動摩擦，并且凹槽表面的粗糙度通常不像滑動表面那么粗糙。

扭曲損壞的原因有很多，其中最主要的是由于活塞、活塞桿與缸體之間的間隙不均勻、偏心過大、O型圈截面直徑不均勻等造成O型圈變形。一周內(nèi)經(jīng)歷過度摩擦。受力不均勻，O型圈部分部位摩擦過度而變形。通常，橫截面較小的O型圈容易產(chǎn)生不均勻的摩擦和變形（這就是為什么移動O型圈的橫截面直徑大于固定O型圈的原因）。

另外，由于密封槽的同軸度偏差、密封高度不等以及O型圈的橫截面直徑不均勻，可能會導致O型圈的某些部分被過度壓縮，而另一些部分則可能太小或未被壓縮。當溝槽偏心，即同軸偏差大于O型圈的壓縮量時，密封將徹底失效。密封槽同軸度偏差大的另一個缺點是O型圈密封件沿圓周壓縮不均勻。

另外，由于O型圈橫截面直徑不均勻、材料硬度、潤滑油膜厚度等因素以及密封軸表面粗糙度等因素的影響，部分O型圈環(huán)沿工作面滑動，而另一部分則滾動，導致O形圈變形。運動O型圈很容易因扭轉(zhuǎn)而損壞，這是密封裝置損壞和泄漏的重要原因。因此，提高密封槽的加工精度、減小偏心量是保證O型圈可靠密封和使用壽命的重要因素。

密封件不應以扭曲狀態(tài)安裝。如果安裝時發(fā)生扭曲，很快就會發(fā)生扭曲損壞。工作時，扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象會切斷O型圈，造成大量漏油，并且切斷的O型圈會與液壓系統(tǒng)的其他部件混合，造成重大事故。

為了防止O型圈扭曲和損壞，設計時應注意以下幾點：

1）。 O型圈安裝槽的同心度應從便于加工和不變形兩個方面考慮。

2）。 O型圈的截面尺寸應均勻，每次安裝時應將潤滑油或潤滑脂充分涂抹到密封區(qū)域。有時也可采用浸有潤滑油的氈環(huán)式注油器。

3）。增加O 形圈的橫截面直徑。動密封用O型圈的截面直徑一般應大于靜密封用O型圈；另外，O型圈應避免用作大直徑活塞的密封。

4).當?shù)蛪合掳l(fā)生扭曲損壞時，可采用密封圈來保護擋圈。

5）。降低缸筒和活塞桿的表面粗糙度。

6).使用低摩擦系數(shù)的材料制作O型圈。

7). O型圈可以用不易變形的密封圈代替。

4、磨粒磨損現(xiàn)象

當密封間隙有相對運動時，工作環(huán)境中的灰塵、沙子粘附在活塞桿表面，并隨著活塞桿的往復運動與油膜一起帶入氣缸內(nèi)，成為對O表面的侵入。 -密封環(huán)。磨料顆粒會加速O 形圈的磨損，導致其失去密封性能。為了防止這種情況發(fā)生，必須在往復密封的延長軸端使用防塵環(huán)。

5、滑動面對O型圈的影響

滑動面的粗糙度是影響O型圈表面摩擦磨損的直接因素。一般來說，表面光滑時摩擦磨損較小，因此滑動表面的粗糙度值往往很低（Ra0.2~0.050m）。但試驗表明，表面粗糙度過低（Ra小于0.050m）會對摩擦磨損產(chǎn)生不利影響。這是因為微小的表面不規(guī)則性維持了必要的潤滑膜。因此選擇合適的表面要求。

滑動面的材質(zhì)也會影響O型圈的壽命。滑動面材料越硬，耐磨性越高，保持光滑的能力越強，O型圈的壽命也越長。這也是液壓缸活塞桿表面鍍鉻的重要原因。同理可以說明，相同粗糙度的銅、鋁合金滑動面對密封圈的摩擦磨損比鋼制滑動面更嚴重。硬度低壓縮大的密封圈不如硬度高壓縮小的密封圈。量密封圈經(jīng)久耐用。

6、O型圈的摩擦及應用

在動密封裝置中，摩擦和磨損是影響O型圈損壞的重要因素。磨損程度主要取決于摩擦力的大小。當液體壓力較小時，O型圈的摩擦力取決于其預壓縮量。當工作流體處于壓力下時，摩擦力隨著工作壓力的增加而增加。當工作壓力小于20MPa時，其關系近似線性。當壓力大于20MPa時，隨著壓力的增大，O型圈與金屬表面的接觸面積逐漸緩慢增大，摩擦力也相應緩慢增大。一般情況下，O型圈的使用壽命會隨著液體壓力的增加呈近似平方關系減少。

摩擦力的增加導致旋轉(zhuǎn)或往復軸與O型圈之間產(chǎn)生大量的摩擦熱。由于大多數(shù)O型圈是由橡膠制成的，因此它們的導熱性極差。因此，摩擦生熱會導致橡膠老化，導致O型圈失效，破壞其密封性能。摩擦還會對O 形圈造成表面損壞，從而減少壓縮量。劇烈的摩擦會很快導致O型圈表面損壞并失去其密封性能。氣動往復運動密封時，摩擦熱也會產(chǎn)生粘連，導致摩擦力進一步增大。

當動密封件低速運動時，摩擦阻力仍然是導致爬行的一個因素，影響部件和系統(tǒng)的性能。因此，摩擦力是運動密封件的重要性能之一。摩擦系數(shù)是摩擦特性的評價指標。合成橡膠的摩擦系數(shù)較大。由于密封件在運動時通常處于有工作油或潤滑劑參與的混合潤滑狀態(tài)，因此摩擦系數(shù)一般在0.1以下。摩擦力的大小很大程度上取決于密封部件的表面硬度和表面粗糙度。

7.焦耳熱效應

橡膠材料的焦耳熱效應是指處于拉伸狀態(tài)的橡膠受熱時發(fā)生收縮的現(xiàn)象。安裝O型圈時，為了防止其在密封槽中移動和用作往復密封時扭轉(zhuǎn)，一般將其置于一定的拉力下。然而，如果這種安裝方法用于旋轉(zhuǎn)運動，則會產(chǎn)生不良結果。已經(jīng)緊固在轉(zhuǎn)軸上的O型圈由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦熱而收縮，從而增大了緊固力。這樣，產(chǎn)生摩擦熱收縮緊固力增大產(chǎn)生摩擦。熱……，如此反復循環(huán)，會極大地促進橡膠的老化和磨損。