A.1 引言

O形圈是一个最简单，却非常重要的精密机械部件，

尽管看起来很不显眼，

但是它在许许多多工业零件中起着重要的作用；

在世界范围内，它们有许多的详细说明书和标准，

在本章中包含了广泛的说明和标准，

来帮助设计者在实际应用中选择更合适的O形圈。

O形圈为设计人员设计各种静态或动态应用提供了经济有效的密封元件。

廉价的生产方法和易用性，使得O形圈成为应用最广泛的密封元件。

由于无论对于标准应用还是特殊应用，合成橡胶均具有极宽的选择范围，

因此，O形圈实际上可以应用于所有液体和气体的密封。

O形圈在模具中硫化成形，其特征是外形呈圆形，而横截面呈环形。

O形圈的尺寸由内径d1和横面直径d2来定义（如图1）。

可供选择的尺寸规格有：横截面直径约0.35~12mm内径可达到1000mm及以上。

图1 O形圈尺寸

优点：

与其他密封元件相比，O形密封件具有如下的诸多优点：

-结构简单，整体式沟槽设计，降低加工和设计费用；

-结构紧凑，零件外形小；

-安装简便，降低了风险；

-可以应用于各种密封问题，如：静态密封、动态密封、单作用和双作用密封；

-材料选择范围宽，适用于绝大多数流体；

-存货量大，规格齐全，便于维护和修理。

A．3 应用

O形圈既可以用作密封元件，又可以用作液压滑动密封和防尘圈的施力元件，因此，

广泛应用于各种应用领域。可以说，在工业领域，无论是用于维修和维护的单个密封件，

还是诸如航空航天、汽车工业和通用工业等要求品质保证的应用中，没有不使用O形圈的。

O形圈在静态密封应用中占据着主导地位：

-用作径向静态密封，例如：用于轴套、密封盖、管道、油缸的密封；

-用作轴向静态密封，例如：用于法兰、平板和端盖等的密封；

对于动态应用，O形圈仅推荐用于中等负荷工况；受速度和压力的限制，O形圈一般用于：

-低负载工况下、往复运动的活塞、活塞杆和柱塞等的密封；

-在轴、心轴和旋转动力输入轴上作低速旋转或螺旋运动时的密封。

A．4 作用机理

O形圈是一种双向密封元件。安装时，在径向或轴向的初始压缩量，

决定了O形圈的初始密封能力。系统压力作用于O形圈所产生的力，

就是其总的密封力；该密封随着系统压力的升高而增大（图2）。

图2 受压与不受压时O形圈的密封力

在压力作用下，O形圈的形状和具有高表面张力的液体相仿，压力朝各个方向等值。

B 技术资料

B．1 材料

B．1．1 合成橡胶

设备制造商和最终用户都希望密封系统能够无泄漏运行，并具有较长的使用寿命。

可靠性对于有效地降低维护费用是非常关键的。针对具体应用案例寻求完美的解决方案时，

无论是材料还是密封结构都是至关重要的因素。用于密封件的一种主要材料就是合成橡胶。

合成橡胶具有良好的性能，如：弹性和化学相容性。

B．1．2 合成橡胶的应用参数

当选择O形密封圈材料时，应从多方面考虑：被密封的介质、压力和温度范围等主要因素。

一种材料也许最适合蒸汽，但在一个水冷却系统中将会由于酒精或抗冻添加剂产生负作用。

一种材料也许在低温时与液氧相容，但在高温下完全不适用。O形圈密封涉及诸多因素

，最终材料选择应该是最综合的选择。

此外，合成橡胶容易发生膨胀、收缩或硬化，从而产生裂纹甚至撕裂。

图3合成橡胶的耐热性/在油液中的膨胀性，在IRM903（原ASTM 3号油）油液中的容积变化率

图4 不同合成橡胶的温度范围

一般应用领域各种合成橡胶的特性如下：

丁腈橡胶 NBR

这类高极性弹性体是丁二烯和丙烯腈（CAN）的共聚物。

丁腈橡胶的特性主要取决于其中ACN(丙烯腈)的含量，占18~50%。一般而言，

丁腈橡胶具有良好的机械性能。其工作温度范围是-30~+100℃（短时间内可以超过+120℃）。

经过适当的配方丁腈橡胶可以在-60℃的低温下工作。丁腈橡胶主要适用于矿物基油和润滑脂。

氟橡胶 FKM/VITON

根据其结构和氟含量的不同，氟橡胶的耐化学性及其挠曲性亦不同。

氟橡胶具有阻燃性，极低的透气以及极佳的耐臭氧性，耐风化性和耐老化性。

氟橡胶的工作温度范围为-20~+200℃（短时间内可以高达到+230℃）。

经过适当的配方氟橡胶可以在-35℃的低温下工作。

三元乙丙橡胶 EPDM

三元乙丙橡胶具有良好的耐热性、耐臭氧性和耐老化性。

些外，还有具有很好的弹性、良好的低温性能和绝缘性能。

三元乙丙橡胶的工作的工作温度为-45~+150℃（短时间内可以高达+175℃）

经过硫化处理的三元乙丙橡胶的要作温度范围减小为-45~+120℃（短时间内可以达到+150℃）。

三元乙丙橡胶常用于制动液（乙二醇基）和热水的密封。

硅橡胶 VMQ/SILASTIC  

硅橡胶具有极佳的耐热性、耐冷性、绝缘性能以及特别优良的耐氧化和耐臭氧性能。

特殊对于不同的材料，硅橡胶的工作温度范围是-60~+200℃（短时间内可以高达+230℃）。

特殊类型硅橡胶工作温度范围可以低至-90℃。

当然，也有某些类型的硅橡胶的要作温度范围较窄。通常，硅橡胶用于药品和食品行业。

氢化丁腈橡胶HNBR

氢化丁腈橡胶是通过对丁腈橡胶组材料加以选择的氢化制成。

氢化丁腈橡胶的特性取决于其中CAN的含量（18~50%）及其饱和度。

氢化丁腈橡胶具有良好的机械性能。与矿物油和润滑油脂接触时，

氢化丁腈橡胶的工作温度范围是-30~+140℃（短时间内可以达到+160℃）

特殊类型的氢化丁腈橡胶的工作温度可以低至-40℃。

全氟橡胶 FFKM

类似于聚四氟乙烯，全氟橡胶具有广泛的耐化学性能以及良好的耐热性能。

对于几乎所有的介质，全氟橡胶的热膨胀均较低。

根据材料的不同，全氟橡胶的工作温度范围是-25~+240℃，

特殊类型的全氟橡胶工作温度可以高达+325℃。

氯丁二烯橡胶CR

氯丁二烯橡胶具有较好的耐臭氧性、耐风化性和耐老化性。

同时，还有良好的阻燃性、机械性能和耐冷性。

氯丁二烯橡胶的工作温度范围是-40~+100℃（短时间内可以高达+120℃）

特殊类型的氯丁二烯橡胶的工作温度可以至低-55℃。

氯丁二烯橡胶常用于诸如冷却剂等的密封，室外机械以及胶水行业。

聚丙烯酸酯橡胶 ACM/EAM

聚丙烯酸酯橡胶具有极佳的耐臭氧性、耐风化性和耐热空气性能；

但是其物于理强度中等，弹性差，并且抗低温能力相对较差。

聚丙烯酸酯橡胶的工作温度范围是-20~+150℃（短时间内可以高达+175℃）。

特殊类型的聚丙烯酸酯橡胶工作温度可以至低-35℃。