O型圈基本性能介绍
一、概述
1、橡胶密封制品是以橡胶为基材制造的，用于防止流体介质从机械、仪表的静止部件或运动部件泄漏，并防止外界灰尘、泥沙及空气进入密封机构内部的部件。 密封装置由橡胶密封制品、润滑介质、安装腔体三部分组成。
橡胶制品的质量直接影响各种密封装置的使用性能，一旦失灵，可能会导致恶性事故，如航天飞机、井下作业等。
2、 分类
隔膜
衬垫 气动用系统
液压系统
O型圈 真空系统
橡胶密封制品 精细系统
往复运动密封件
旋转轴唇密封件
其它模压密封件
专用密封件
3、橡胶密封件的原理及理沦
① 泄漏、渗漏、的区别
橡胶密封件受压缩而产生的反弹力叫密封力，其作用是防止泄漏介质通过静密封面表面漏出来的现象叫泄漏。 介质通过密封材料机体“毛细管”孔道渗出来的叫渗漏。
② 密封性能与物理性能的关系
密封性能及所谓的密封力与材料弹性有，而且随压缩量和温度、时间而变化。
a. 与硬度的关系
随橡胶硬度增大，橡胶的模量（定件应力）增大，可以避免高压流体将密封件从根部挤出，高硬度橡胶、密封件可以在介质压力相当高的范围内，不加挡圈也可使用。 b. 与剪切模量的关系
杨氏模量（相当于剪切模量的3倍），因温度而发生变化。这是根据应变速度而变化的，所以轴速越高，应变速度也高，杨氏模量变大，会导致泄漏或橡胶表面硬化和龟裂。
压缩变形是在恒定的应力和温度条件下，硫化胶试样发生的结构流变行为，是在应力除去后呈现的永久变形。
产生原因：
1 原始空间网络结构逐渐被破坏，力图恢复的弹性力逐渐下降。
2 借助新形成的交联键，构成固定变形状态下的新结构网。压缩变形的增大，意味着密封力的减小。当永久变形达到一定程度，密封力会丧失，导致密封泄漏。
d. 与介质、高低温、耐腐蚀等均有要求。
二、O型圈的生产工艺流程
橡胶 | | | | 生胶入库 | | 切胶 | | 塑炼 | | |
| | 检验 | | | | | | | | | 配料 |
配合剂 | | | | 配合剂入库 | | 加工 | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | | | |
三、O型圈的设计原则及结构参数
1、材料
以合成橡胶为主，其中NBR、FKM和NR为主要原料。
在各种标准中， 以硬度和压缩永久变形最为重要。
硬度与工作压力的关系：
硬度（Mpa）/度 | 50±5 | 60±5 | 70±5 | 80±5 | 90±5 |
工作压力静密封/Mpa≤ | 0.5 | 1 | 10 | 20 | 50 |
工作压力（往复运动速度≤0.2m/s）/Mpa | 0.5 | 1 | 8 | 16 | 24 |
| | | | | |
2、密封间隙
密封间隙超过某一临界值时，则发生挤隙现象。
P：流体压力 C：密封间隙
JISB2406-1991推荐的最大间隙：
工作压力/ Mpa | ≤4 | ≤4~6.3 | ≤6.3~10 | ≤10~16 | ≤16~25 |
硬度 （ A）/度 |
70 | 0.35 | 0.30 | 0.15 | 0.07 | 0.03 |
90 | 0.65 | 0.60 | 0.50 | 0.30 | 0.17 |
| | | | | |
3、密封原理
O型圈在使用过程中受压力作用变形而产生密封作用。橡胶受压力产生的反弹力给予被密封面一初始压缩应力，从而起预密封作用。
沟槽 预密封 自密封
当受预密封作用的O型圈受流体压力作用时，O型圈被挤向沟槽一侧，当压力增大，O型圈变成D形，并把压力传递给接触面，且随压力增大而增大，传递压力大，密封作用越大。这就叫自密封作用。
目前O型圈设计标准对压缩量的规定，就是考虑自密封作用和预密封作用而确定的推荐值。无压缩量就无预密封作用，但仅有预密封作用，初始压缩量太小，则密封的安全系数就差。
4、结构参数
（1）截面压缩率
a. 径向密封
Xmax%=d2max-tmin d2max×100% Xmin%= d2min-tmax d2min×100%
b. 轴向密封
Xmax%=d2max-hmin d2max×100% Xmin%=d2min-hmax d2min×100%
一般：液压动密封选取12%~20%压缩率，固定密封选取15%~20%压缩率，对于气动密封选取5%~6%压缩率。
（2）预拉伸率
Ymax%=d3max-d1min d1max×100%
d3max：沟槽底直径加上公差
d1min：截面直径加下公差
一般动密封或静密封 | O型圈内径 | Ymax% |
4.87~13.20 | 8 |
14.00~38.70 | 6 |
| | |
（3）预压缩率
一般情况 | O型圈d1/ m m | Kmax% |
3.75~10.0 | 8% |
10.6~25 | 6% |
| | |
（4）截面直径减小量
Ymax%=d2min 10 d3max-d1min d1max×100%
amax O型圈截面直径最大减小量，
d2min O型圈截面直径加下公差
d3max 沟槽底直径加上公差
d1min O型圈内径加下公差
四、橡胶制品的检验
1、外观质量检验
（1） 错位
（2） 开模偏裂
（3） 修边：①凸延，②过渡修边。
（4） 流痕
（5） 凹、凸缺陷
2、成品性能试验
硬度、拉伸性能、压缩永久变形、拉伸永久变形、热空气老化、耐热体、密度、腐蚀等。
3、其它介绍
NOK制品试验
（1） 压缩永久变形试验
条件：100℃×70h 120℃×70h
100℃×140h 120℃×140h
100℃×280h 120℃×280h
检测压缩永久变形率。
（2）浸泡冷媒试验
条件：RT（室温）×24 h 150℃×1h空气加热
检测：发泡（气泡）数量，通过目视观察。
4、比重的测定
ρ=m1/(m1-m2)/ρ0
m1：试样在空气中的重量g。
m2：试样在水中的重量g。
ρ0：蒸馏水的密度，通常ρ0=1
ρ：Mg/m3
5、性能说明
HNBR：有较佳的抗磨性、抗蚀、抗张、搞撕和压缩变形特性极佳。在臭氧、阳光及其它的大氧状况下具有良好的抵抗性。
不推荐使用于醋类、醇类或芳香族溶液。
它使用于空调制冷业环保冷媒系统中或汽车发动机系统的密封件。（-40℃~175℃）使用温度达170℃~180℃，耐低温达-55℃~-38℃。
CR：弹性良好及具良好的压缩变形，具抗动、植物油的特性。
不推荐使用强酸、醋类及酮类的化学物件中。（-50℃~150℃）
6、NOK尺寸计算法
1 压缩率：使用范围8~30%
2 填充率：使用范围最高90%，中央值75%。
7、JISB2401推荐尺寸
P3~P10：线径1.9±0.08, 内径：9x-0.2，如：P10为9.8
P10A~P22：线径2.4±0.09 内径：9x-0.2，如：P10为9.8
五、O型圈验收标准：
规格 | 内径及公差 | 线径及公差 |
P7(6.8*1.9) | 6.8±0.16 | 1.9±0.08 |
P9(6.8*1.9) | 8.8±016 | 1.9±0.08 |
P12(11.8*2.4) | 11.8±0.18 | 2.4±0.09 |
P15(14.8*2.4) | 14.8±0.2 | 2.4±0.09 |
| | |
检测项目:
1、常态性能
a 查质保书
b 硬度HS75±5
c 抗拉强度≥9.8N/mm2
d 伸长率≥100%
2、外观
表面饱满、平滑、无明显凹陷斑点、无划痕、无明显扭曲、粘连等缺陷。
3、 尺寸
4、 抗老化性能
a 硬度HS≤90
b 抗拉强度≥8.33N/mm旋转密封件2 试验条件：100℃ 70 hr
c 伸长率≥60%
5、 抗永久变形≤40%
6、 耐1#润滑油
a 硬度HS变化在-5~+10之间
b 抗拉强度≥8.33N/mm2 条件：100℃ 70 hr 1#油
c 伸长率≥70%
d 体积变化率：±10%
7、耐3#润滑油
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