O形橡膠密封圈的失效分析及預(yù)防

左玉婷

（東風柳州汽車有限公司 545006)

0 引言

O形橡膠密封圈是在機械制造業(yè)地位舉足輕重，O形橡膠密封圈因其制造簡單、成本低廉、安全可靠、使用廣泛且對于其他與之銜接的零部件摩擦力較小，一直備受企業(yè)青睞。因此，O形橡膠密封圈作為使用年限最久遠的密封元件，在我國國民經(jīng)濟總體進程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。然而，橡膠密封元件在生產(chǎn)中的失效情況也愈發(fā)嚴重，其后果會對環(huán)境能源造成污染，并導(dǎo)致機械發(fā)生故障等情況。因此，本文對O形橡膠密封圈的失效成因及如何提高橡膠密封元件的成功幾率提出相應(yīng)的看法。

1 O形橡膠密封圈的密封原理分析

1.1 動態(tài)密封

O形橡膠密封元件的密封原理可以分為動態(tài)密封和靜止密封2種[1]。首先來說動態(tài)密封，動態(tài)密封的表現(xiàn)形式主要呈螺旋狀循環(huán)往復(fù)的運動。其中公式表現(xiàn)為公式中動態(tài)密封泄漏量用表示；密封間隙的始末端壓力差用表示；軸徑為d；O形橡膠圈接觸寬度為b；液膜厚度為；液體密度為；液體運動粘度為。由上述公式可以得出，O形橡膠圈中動態(tài)密封泄漏量與軸徑大小、O形橡膠圈接觸寬度以及O形橡膠圈接觸硬度有關(guān)。當O形橡膠圈接觸到低摩擦運動時，軸的運動速度可以近似取0值，此時O形橡膠圈的中動態(tài)密封泄漏量將與軸徑大小成正比，與接觸寬度及密封件硬度的大小成反比。

1.2 靜止密封

其次來講靜止密封，靜止密封的原理是將O形橡膠圈裝入密封溝槽后受到一種初始壓縮力的作用[2]。這種壓縮力提供了初始密封壓力，用pv表示,它與密封圈、溝槽深度與徑向間隙的相關(guān)尺寸有著密切的聯(lián)系。當密封腔沖入液體時，在壓力P的作用下O形橡膠圈會移至溝槽的一邊，并封閉密封間隙S，此種的變現(xiàn)公式為：。由于在實際靜止過程中，密封壓力大于流動壓力。因此，O形橡膠圈存在初始壓力，并能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)無泄漏密封。

2 O形橡膠密封圈常見的失效原因及應(yīng)對措施

2.1 材料方面

O形橡膠密封圈在原材料上導(dǎo)致失效的原因，具體表現(xiàn)在生產(chǎn)過程中的選材不當以及材料本身就存在質(zhì)量問題[3]。當密封材料與流動物體不相融時，橡膠圈內(nèi)吸收到流入的液體從而導(dǎo)致發(fā)生溶脹，產(chǎn)生變形造成永久失效。或是橡膠原材料的硬度與彈性都不夠好，無法對密封材料進行緊密的封合，進而導(dǎo)致失效現(xiàn)象發(fā)生。針對上述情況，應(yīng)對的措施是將原本的橡膠材料更換為質(zhì)量較好的材料，從正規(guī)廠家選購質(zhì)量過關(guān)的橡膠材料，確保O形橡膠密封圈不發(fā)生失效的現(xiàn)象。

2.2 設(shè)計方面

O形橡膠密封圈在設(shè)計方面的失效主要體現(xiàn)在2個方面，分別是橡膠壓縮率和密封溝槽。橡膠壓縮率如果設(shè)計的過大極易產(chǎn)生變形，增大橡膠圈的摩擦力，使其表面密封失效造成損傷。解決辦法為在進行橡膠壓縮率的設(shè)計時選取低摩擦運動橡膠圈，充分減小摩擦阻力。密封溝槽在設(shè)計時，槽體的面積要比O形橡膠密封圈的橫截面積大，充分考慮后期橡膠圈隨著長使用膨脹引發(fā)的體積增大。因此，針對上述問題的應(yīng)對策略在設(shè)計中將橡膠圈與槽壁之間留有適當?shù)目p隙，縫隙的寬窄也有要求，不能過大或過小，過大則會在變更壓力的作用下轉(zhuǎn)化為有害縫隙，反而加大O形橡膠密封圈的磨損程度。

3 結(jié)束語

造成橡膠密封圈最終失效的因素是由多種原因引起零部件內(nèi)部的磨損及消耗。因此本文為預(yù)防和減小磨損，充分保證密封圈安全可靠運行提出以下幾點：一是，O形橡膠密封圈的密封原理分析，從動態(tài)密封和靜止密封兩個方面來闡述；二是，O形橡膠密封圈常見的失效原因及應(yīng)對措施，針對材料方面、設(shè)計方面等提出可行的預(yù)防或改進措施，以此來減小因橡膠密封圈失效而導(dǎo)致的故障。

【參考文獻】

[1]葉朋峰,顧曉輝,邸憶.基于性能參數(shù)退化的某彈用O形橡膠密封圈貯存壽命評估[J].裝備環(huán)境工程,2016,13,(02):123-128.

[2]雷曉娟.O形橡膠密封圈的失效分析及預(yù)防[J].特種橡膠制品,2015,36,(03):60-62.

[3]高翔,胡建冬,郭蕊娜,呂曉雷,付永平.某型飛機蓄壓器O形橡膠密封圈失效分析[J].教練機,2014,(04):50-56.