O形密封圈的失效原因及防止措施

徐光華

摘 要：密封性是液壓系統正常工作的基本要求，液壓傳動已經成為工程機械的主要傳動形式。工程機械的應用過程中，液壓系統的泄露，是機械效率下降的主要原因之一。O形密封圈在液壓系統中的使用較為廣泛，分析其失效原因，并探討工程機械在使用過程中的防止措施，對工程機械的運用和保養具有積極的作用。

關鍵詞：O形密封圈；變形；磨損

在工程機械的使用中，液壓系統的泄漏會嚴重影響其發揮正常的工作性能。O形密封圈在液壓系統的應用較為廣泛，在高溫、高壓的工作條件下，O形密封圈失效的主要原因是O形密封圈材料的永久變形、擠入密封間隙和運動時出現扭曲現象。

1 永久變形

由于O形密封圈使用的合成橡膠材料屬于彈性材料，初期設計的壓緊量和回彈堵塞能力經長時間使用后，彈性降低，產生永久變形，導致密封效果下降，最終發生泄漏。

1.1 溫度對永久變形的影響

高溫會加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，O形密封圈的壓縮變形量越大。當永久變形大于40%時，O形密封圈就失去了密封能力而發生泄露。

低溫會使橡膠材料的彈性表現降低，甚至消失。溫度在零下工作的O形密封圈，其初始壓縮可能由于溫度的急劇降低而減小或消失。在-50～-60℃的情況下，不耐低溫的橡膠材料會完全失去彈性，即使耐低溫橡膠材料，其密封性能也會急劇降低。

因此，在選用更換密封圈時，一定要嚴格按照技術要求，滿足工作環境。

1.2 系統壓力對永久變形的影響

液壓系統的壓力是引起O形密封圈永久變形的重要因素。工程機械液壓系統的工作壓力也在逐步提高，設備運轉周期長。長時間的高壓作用會使O形密封圈產生永久變形。

在設備的使用過程中，要合理地安排設備的作業時間，嚴格遵照設備作業標準，禁止超負荷作業，從而延長使用壽命。

2 間隙咬傷

動密封裝置由于運動學及工藝裝配等原因，配合件之間存在著一定的間隙。如果O形密封圈材質較軟，而密封間隙又較大，在液壓油壓力的作用下，O形密封圈的一部分會被擠入間隙，引起O形密封圈局部應力集中，在運動過程中被切掉，造成O形密封圈的間隙咬傷。圖（2-1）。

由于活塞與液壓缸間存在著幾何精度和裝配精度的誤差，都會加劇間隙咬傷現象的發生。O形密封圈的硬度對于間隙咬傷也有較大的影響，液壓系統的壓力越高，密封圈硬度越小，咬傷現象越為嚴重。

防止間隙咬傷的措施：在維修裝配對于密封間隙要嚴格控制，超出精度誤差范圍的，一定要及時更換部件，選用密封圈時要滿足硬度指標。另可配用適當的密封圈保護擋圈。圖（2-2）

3 扭曲現象

扭曲是指O形密封圈沿周向發生扭轉的現象，一般發生在液壓系統的動密封狀態。

引起密封圈扭曲的的原因很多，其中最主要原因是由于活塞、活塞桿和缸筒的間隙不均勻、偏心過大、O形密封圈斷面直徑不均勻，并由此造成密封圈周向各點受力不均勻，而發生扭曲。另外由于密封圈溝槽存在同軸度偏差、密封圈斷面直徑不均勻，都會使密封圈的密封高度不等現象。使密封圈部分壓縮過大，部分壓縮較小或不受壓縮，當溝槽同軸偏差超過密封圈壓縮量時，密封完全失效。因此提高溝槽的加工精度是保證密封圈的可靠性。

另外在密封圈的安裝過程中，一定要注意密封圈的正常狀態，防止安裝造成的扭曲現象。

4 顆粒磨損現象

活塞及活塞桿在運動過程中，工作環境的灰塵和雜質等被粘附在活塞桿表面，并被帶入到液壓缸中，積聚在密封圈兩側形成顆粒，加速密封圈的磨損，致使密封效果降低。因此在設備保養過程中，要經常檢查并及時更換防塵圈。

5 摩擦力與O形密封圈的關系

在動密封裝置中，摩擦與磨損是O形密封圈損壞的重要影響因素，磨損程度取決于摩擦力的大小，當油液壓力很小時，O形密封圈摩擦力的大小取決于密封圈的預壓縮量，系統內的壓力逐漸增大時，密封圈與缸體的接觸面積和摩擦力也隨之增大，壓力大于20MPa時，O形密封圈與缸體的接觸面積的增加也逐漸緩慢，摩擦力的增加也相應緩慢。

摩擦力的增加，使O形密封圈與活塞桿間產生熱量，引起橡膠老化，導致O形密封圈失效，破壞密封性能。摩擦產生的熱量還會引起橡膠粘著，進一步增大摩擦力，形成不良循環。

在設備運用過程中，要注意液壓系統中的油量以及濾清器的檢查，保證液壓油的冷卻。

6 焦耳熱效應

橡膠材料的焦耳熱效應，是指處于拉伸狀態的橡膠遇熱收縮的現象。在安裝過程中，為了使密封圈在溝槽內不發生竄動，活塞在運動密封時，不發生扭曲現象，一般使它處于某種程度的拉伸狀態。但此法應用于旋轉運動時，就會產生不良結果。密封圈因為旋轉運動產生的摩擦熱而收縮，進而密封圈的張緊程度加大，如此反復循環，加速了密封圈的老化和磨損。

以上是對O形密封圈失效原因分析及防治措施的介紹，在工程機械的實際運用中，起到了很好的效果。