O形圈密封是典型的擠壓型密封。O形圈截面直徑的壓縮率和拉伸是密封設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O形圈一般安裝在密封溝槽內(nèi)起密封作用。O形密封圈良好的密封效果很大程度上取決于O形圈尺寸與溝槽尺寸的正確匹配，形成合理的密封圈壓縮量與拉伸量。密封裝置設(shè)計(jì)加工時(shí)，若使O形圈壓縮量過小，就會引起泄漏；壓縮量過大則會導(dǎo)致O形密封圈橡膠應(yīng)力松弛而引起泄漏。同樣，O形圈工作中拉伸過度，也會加速老化而引起泄漏。1、O型圈密封的設(shè)計(jì)原則1）壓縮率壓縮率W通常用下式表示：W%= (d0-h)/d0；式中 d0——O形圈在自由狀態(tài)下的截面直徑（mm）h ——O形圈槽底與被密封表面的距離，即O形圈壓縮后的截面高度（mm）。在選取O形圈的壓縮率時(shí)，應(yīng)從如下三個(gè)方面考慮：a.要有足夠的密封接觸面積b.摩擦力盡量小c.盡量避免永久變形。從以上這些因素不難發(fā)現(xiàn)，它們相互之間存在著矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力，但是過大的壓縮率無疑會增大滑動(dòng)摩擦力和永久變形。而壓縮率過小則可能由于密封溝槽的同軸度誤差和O形圈誤差不符合要求，消失部分壓縮量而引起泄漏。因此，在選擇O形圈的壓縮率時(shí)，要權(quán)衡各方面的因素。一般靜密封壓縮率大于動(dòng)密封，但其極值應(yīng)小于30%(和橡膠材料有關(guān)），否則壓縮應(yīng)力明顯松弛，將產(chǎn)生過大的永久變形，在高溫工況中尤為嚴(yán)重。O 形圈密封壓縮率W的選擇應(yīng)考慮使用條件，靜密封或動(dòng)密封；靜密封又可分為徑向密封與軸向密封；徑向密封（或稱圓柱靜密封）的泄漏間隙是徑向間隙，軸向密封（或稱平面靜密封）的泄漏間隙是軸向間隙。軸向密封根據(jù)壓力介質(zhì)作用于O形圈的內(nèi)徑還是外徑又分受內(nèi)壓和外壓兩種情況，內(nèi)壓增加的拉伸，外壓降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的靜密封，密封介質(zhì)對O形圈的作用力方向是不同的，所以預(yù)壓力設(shè)計(jì)也不同。對于動(dòng)密封則要區(qū)分是往復(fù)運(yùn)動(dòng)還是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封。1.靜密封：圓柱靜密封裝置一般取W=10%-15%；平面密封裝置取W=15%-30%。2.對于動(dòng)密封而言，可以分為三種情況：a.往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封一般取W=10%-15%。b.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封在選取壓縮率時(shí)必須要考慮焦耳熱效應(yīng)，一般來說，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用O形圈的內(nèi)徑要比軸徑大3%—5%，外徑的壓縮率W=3%-8%。c.低摩擦運(yùn)動(dòng)用O形圈，為了減小摩擦阻力，一般均選取較小的壓縮率，即 W=5%-8%。此外，還要考慮到介質(zhì)和溫度引起的橡膠材料膨脹。通常在給定的壓縮變形之外，允許的最大膨脹率為15%，超過這一范圍說明材料選用不合適，應(yīng)改用其他材料的O形圈，或?qū)o定的壓縮變形率予以修正。2）拉伸量O形圈在裝入密封溝槽后，一般都有一定的拉伸量。與壓縮率不一樣，拉伸量的大小對O形圈的密封性能和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導(dǎo)致O形圈安裝困難，同時(shí)也會因截面直徑d0發(fā)生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。一般拉伸量為1%-5%。拉伸量α可用下式表示：α=(d+d0)/（d1+d0）式中 d——軸徑（mm）；d1——O形圈的內(nèi)徑（mm）；d0——O形圈的截面直徑（mm）。

3）接觸寬度O形圈裝入密封溝槽后，其橫截面產(chǎn)生壓縮變形。變形后的寬度及其與軸的接觸寬度都和O形圈的密封性能和使用壽命有關(guān)，其值過小會使密封性受到影響；過大則增加摩擦，產(chǎn)生摩擦熱，影響O形圈的壽命。O形圈變形后的寬度BO（mm）與O形圈的壓縮率W和截面直徑dO有關(guān)，可用下式計(jì)算BO={1/(1-W)-0.6W}dO?（W取10%-40%）O形圈與軸的接觸面寬度b（mm）也取決于W和dO：b=( 4W2+0.34W+0.31)dO( W取10%-40%)

對摩擦力限制較高的O形圈密封，如氣動(dòng)密封、液壓伺服控制元件密封，可據(jù)此估算摩擦力。

一般情況，考慮到壓力脈動(dòng)和抽真空的需求，B0應(yīng)接近于槽寬，對于氣體介質(zhì)的密封，B0應(yīng)比槽寬小0.1-0.2mm;對于液體介質(zhì)的密封，B0應(yīng)比槽寬小0.2-0.5mm。同時(shí)，B0不應(yīng)大于槽寬，否則承壓后可能會減小密封接觸寬度，同時(shí)減小密封接觸應(yīng)力而導(dǎo)致泄漏。有壓力脈動(dòng)時(shí)，槽寬過大會導(dǎo)致O型圈來回偏移，出現(xiàn)磨損；槽寬過小會導(dǎo)致O型圈填滿溝槽，導(dǎo)致阻力過大。

2、O型圈溝槽的設(shè)計(jì)

槽體積比O型圈體積大15%左右。設(shè)計(jì)參數(shù)：形狀、尺寸、精度、粗糙度，對于動(dòng)密封，需要計(jì)算相對運(yùn)動(dòng)間隙。涉及原則是：容易加工尺寸合理，精度容易保證，拆裝方便。

（1）O型圈溝槽深度設(shè)計(jì)

槽深的設(shè)計(jì)決定O型圈的設(shè)計(jì)壓縮量，溝槽深度加上間隙小于O型圈自由狀態(tài)下O型圈的線徑。

O型圈的壓縮量由內(nèi)徑壓縮量δ’和外徑壓縮量δ”構(gòu)成。

（2）O型圈溝槽槽口和槽底圓角設(shè)計(jì)：

槽口圓角：防止O型圈裝配時(shí)出現(xiàn)割傷和刮傷。R=0.1~0.2mm。過大會出現(xiàn)擠出，過小會出現(xiàn)割傷。

槽底圓角：防止出現(xiàn)應(yīng)力集中，動(dòng)：R=0.1~1mm，靜：R=d0/2mm

（3）O型圈溝槽表面粗糙度設(shè)計(jì)

靜密封：Ra=6.3~3.2

動(dòng)密封：Ra=1.6

旋轉(zhuǎn)密封：軸凹槽：Ra=0.4或更小。

用于各種密封的溝槽的具體尺寸、形狀、加工精度要求、配合公差級O型圈的尺寸、選用公差、配合公差等可查閱BG/T3452.1-92。

3、O型圈的安裝

O型圈的安裝質(zhì)量對其密封性和使用壽命均有重要影響。泄漏問題往往是因?yàn)榘惭b不良造成的。安裝過程中不允許出現(xiàn)O型圈被劃傷和位置安裝不正，以及O型圈被扭曲等情況。裝配前，密封溝槽、密封配合面必須嚴(yán)格清洗，同時(shí)對O型圈裝配中要通過表面涂敷潤滑脂。

為了防止O型圈安裝時(shí)被尖角和螺紋等銳邊切傷或劃傷，應(yīng)在安裝的軸端和孔端留有15-30多的導(dǎo)入角。當(dāng)O型圈需通過外螺紋時(shí)，應(yīng)使用專用的薄壁金屬導(dǎo)套，套住外螺紋；如果O型圈通過孔口時(shí)，應(yīng)使孔口倒成相應(yīng)的斜角形狀，以防O型圈被劃傷。坡口的斜角一般為120-140度。

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