（一）O形圈的概述與密封原理

O形橡膠圈密封圈簡稱O形圈，是一種截面形狀為圓形的橡膠圈。O形密封圈是液壓、氣動系統中使用最廣泛的一種密封件。O形圈有良好的密封性能，既可用於靜密封，也可用於動密封中；不僅可單獨使用，而且是許多組合式密封裝置中的基本組成部分。它的使用范圍很寬，如果材料選擇得當，可以滿足各種介質和各種運動條件的要求。
O形密封圈是一種擠壓型密封，擠壓型密封的基本工作原理是依靠密封件發生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大於被密封介質的內壓，則不發生泄漏，反之則發生泄漏。

（二）壓縮率與預拉伸率

O形密封圈是典型的擠壓型密封。O型圈截面直徑的壓縮率和拉伸量是密封設計的主要內容，對密封性能和使用壽命有重要意義。O形密封圈有良好的密封效果很大程度上取決於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。

2.1. 壓縮率

壓縮率 $x$ 通常用下式表示： $x = \frac{d_{0} - h}{d_{0}}$
$d_{0}$ : O形圈在自由狀態下的截面直徑；
$h$ : O形圈槽底與被密封表面的距離（溝槽深度），即O形圈壓縮后的截面高度
在選取O形圈的壓縮率時，應從如下三方面考慮：

要有足夠的密封接觸面積
摩擦力盡量小
盡量避免永久變形

從以上這些因素不難發現,他們相互之間存在矛盾。壓縮率大就可獲得大的接觸壓力，但是過大的壓縮率無疑就會增大滑動摩擦力和永久變形。而壓縮率過小則可能由於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，要權衡各方面的因素。一般靜密封壓縮率大於動密封，但其極值應小於25%，否則壓縮應力明顯松弛，將產生過大的永久變形，在高溫工況中尤為嚴重。
O型密封圈壓縮率x的選擇應考慮使用條件，靜密封或動密封；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。軸向密封根據壓力介質作用於O形圈的內徑還是外徑又分受內壓和受外壓兩種情況，內壓增加的拉伸，外壓降低O形圈的初始拉伸。上述不同形式的靜密封，密封介質對O形圈的作用方向是不同的，所以預壓力設計也不同。對於動密封則要區分是往復運動密封還是旋轉運動密封。

靜密封：圓柱(徑向)靜密封裝置和往復運動式密封裝置一樣，一般取x=10%～15%；平面（軸向）靜密封裝置取x=15%～30%。
對於動密封而言，可以分為三種情況:
1. 往復運動一般取x=10%～15%。
2. 旋轉運動密封在選取壓縮率時必須要考慮焦耳熱效應，一般來說，旋轉運動用O形圈的內徑要比軸徑大3%-5%，外徑的壓縮率x=3%-8%。
3. 低摩擦運動用O形圈，為了減少摩擦阻力，一般均選取較小的壓縮率，即x=5%-8%。
此外，還要考慮到介質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，應改用其他材料的O形圈，或對給定的壓縮變形率予以修正。

2.2. 預拉伸率

O形圈在裝入密封溝槽后，一般都有一定的拉伸量。與壓縮率一樣，預拉伸量的大小對O形圈的密封性能和和使用壽命也有很大的影響。拉伸量大不但會導致O形圈安裝困難，同時也會因截面直徑 $d_{0}$ 發生變化而使壓縮率降低，以致引起泄漏。
預拉伸率可用下式表示： $y = \frac{d + d_{0}}{d_{1} + d_{0}}$
$d$ : 軸徑
$d_{1}$ : O形圈內徑
$d_{0}$ : O形圈在自由狀態下的截面直徑
拉伸率的取值范圍為1%-5%。如表給出了O形圈拉伸量的推薦值，可根據軸徑的大小，按表選限取O形圈的拉伸量。

密封形式	密封介質	拉伸率 $y$ %	壓縮率 $x$ %
靜密封	液壓油	1.03~1.04	15~25
靜密封	空氣	<1.01	15~25
往復運動	液壓油	1.02	12~17
往復運動	空氣	<1.01	12~17
旋轉運動	液壓油	0.95~1	5~10

（三）O形圈的使用

O形圈在多種液壓、氣動件管接頭、圓筒面及法蘭面等結合處被廣泛使用。對於在運動過程中使用的O形圈，當工作壓力大於9.8Mpa時，如單向受壓，就在O型圈受壓力方向的另一側設置一個擋圈；如雙向受壓，則在O型圈兩側各放一個擋圈。為了減小摩擦力，也可采用楔型擋圈。當壓力液體從左方施加作用時，右方擋圈被推起，左方擋圈不與被密封表面接觸，因此摩擦力減小。總的來說，采用擋圈會增大密封裝置的摩擦力，而楔型擋圈對減小這種摩擦力具有十分重要的意義。對於固定用的O型圈，當工作壓力大於32Mpa時，也需要使用擋圈。

3.1. O型圈的安裝

O型圈的安裝質量對其密封性和使用壽命均有重要的影響。泄漏問題往往是因為安裝不良而造成的。
安裝過程中不允許出現O型圈被划傷和位置安裝不正，以及O型圈被扭曲等情況。裝配前，密封溝槽、密封配合面必須嚴格清洗；同時對O型圈裝配中要通過的表面塗敷潤滑脂。
為了防止O型圈在安裝時被尖角和螺紋等銳邊切傷或划傷，應在安裝的軸端和孔端留有15º～30º的引入角。當O型圈需通過外螺紋時，應使用專用的薄壁金屬導套，套住外螺紋；如果O型圈需通過孔口時，應使孔口倒成相應的斜角形狀，以防O型圈被划傷。坡口的斜角一般為a=120º～140º

3.2. O形橡膠密封圈泄漏原因及改進意見

（四）O形圈溝槽設計

O形圈溝槽設計准則

O形圈溝槽尺寸應根據O形圈的預拉伸率y%、預壓縮率k%、壓縮率x%、O形圈截面減少、溶脹等因素進行設計。

4.1. O形圈的預拉伸率和預壓縮率（用於確定溝槽槽底尺寸）

活塞密封O形圈預拉伸率y%

活塞密封時，所選用的O形圈內徑 $d_{1}$ 應小於或等於溝槽底直徑 $d_{3}$ ，最大預拉伸量不得大於表A.1的規定值，最小預拉伸率應等於零。
活塞桿密封O形圈預壓縮率k%

活塞桿密封時，所選用的O形圈外徑 $(d_{1} + 2 d_{2})$ 應大於或等於溝槽槽底直徑 $d_{6}$ 。最大預壓縮率不得大於表A.2的規定值，最小預壓縮率應等於零。