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O形密封圈失效及維修預(yù)防
2010-04-29
作者：姜 闊
摘 要：密封裝置一直是機械傳動裝置中的薄弱環(huán)節(jié)，分析其密封失效原因，并探討在使用維護過程中的預(yù)防措施，對機械的使用和維修保養(yǎng)具有積極的指導(dǎo)作用。本文主要分析了O形密封圈的密封失效原因，并在此基礎(chǔ)上給出了維修預(yù)防措施。
關(guān)鍵詞：O形密封圈；失效；維修；預(yù)防
O形密封圈因其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運動摩擦阻力較小、密封性能好、安裝部位緊湊、制造容易、成本低廉、使用方便、適用溫度范圍廣、承受壓力高等優(yōu)點而在機械設(shè)備的密封中得到了廣泛應(yīng)用。分析其失效原因，并探討在使用維護過程中的預(yù)防措施，對機械的使用和維修保養(yǎng)具有積極的指導(dǎo)作用。下面針對O形密封圈的幾種常見密封失效形式及如何進行修理預(yù)防在借鑒同行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上給出自己的一些方法，供大家參考。
一、O形密封圈密封失效形式及原因
1、無損泄漏。無損泄漏即O形密封圈沒有發(fā)生任何損壞的情況下而產(chǎn)生泄漏。這是由于O形密封圈與安裝溝槽的尺寸不匹配，密封圈安裝后的壓縮率太小沒有產(chǎn)生足夠的壓力而產(chǎn)生泄漏。壓縮率是指密封圈裝入密封槽后受擠壓，截面產(chǎn)生的壓縮變形率。壓縮率太小易漏，太大則易使密封圈出現(xiàn)裂紋，并且動密封時運動阻力大，影響運動。
2、老化變形。O形密封圈材料屬于彈性材料，由于長時間存放，會導(dǎo)致材質(zhì)老化，或經(jīng)長時間在高溫、低溫及介質(zhì)壓力的作用下，彈性降低，產(chǎn)生塑性變形后，不能恢復(fù)到初始狀態(tài)，密封效果下降；當(dāng)塑性變形大于40% 時，O形密封圈失去密封能力，Z終發(fā)生泄漏。
3、表面損傷。摩擦與磨損、密封零件表面粗糙或有劃痕和切傷等都可造成動密封裝置中O形密封圈的損傷，工作環(huán)境的灰塵和雜質(zhì)等積聚在密封圈兩側(cè)形成磨粒，也會加速密封圈的磨損，致使密封效果降低。
4、扭曲泄漏。扭曲泄漏是指O形密封圈沿周向發(fā)生扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生泄漏的現(xiàn)象，是O形密封圈作動密封時的常見失效形式。由于O形密封圈在溝槽內(nèi)受密封介質(zhì)的壓力作用而產(chǎn)生一定滾動，在密封間隙不均勻、密封圈本身斷面材料不均勻或溝槽與密封零件的同軸度偏大的情況下，密封圈的密封高度會不相等，而使密封圈各部分所受壓縮不等，致使各處所受摩擦力不同而造成扭曲現(xiàn)象的發(fā)生。
5、間隙咬傷。由于動密封配合件之間存在著一定的間隙，O形密封圈在高壓作用下部分被擠入間隙而被咬傷、剪切或撕裂導(dǎo)致密封失效的現(xiàn)象，稱為間隙咬傷。間隙咬傷現(xiàn)象與工作壓力的高低、間隙大小及密封圈材質(zhì)有關(guān)。如果O形密封圈材質(zhì)較軟而密封間隙又較大，在密封介質(zhì)壓力的作用下，其一部分就容易被擠入間隙，引起局部應(yīng)力集中，在運動過程中造成間隙咬傷。
6、介質(zhì)腐蝕。因O形密封圈的橡膠材料與密封介質(zhì)的相容性不好而出現(xiàn)O形密封圈的體積、硬度、強度、塑性和重量等的變化以及膠料溶解等現(xiàn)象稱為介質(zhì)腐蝕。相容性是指密封介質(zhì)與O形密封圈材料起作用的程度，不起作用或作用較小的稱為相容性好，反之則差。相容性差，則密封介質(zhì)會使O形密封圈腐蝕，造成系統(tǒng)的泄漏和空氣的混人，進一步加重O形密封圈的惡化和失效，而溶解后生產(chǎn)的膠狀物又會污染油液，因此必須重視這個問題。
二、O形密封圈密封失效的維修預(yù)防
在維修過程中主要從以下幾方面來防止O形密封圈密封失效：
1、確保O形密封圈選用的質(zhì)量。O形密封圈要有適當(dāng)?shù)挠捕?，較軟者適用于低壓，較硬者適用于高壓材質(zhì)與密封介質(zhì)相容性要好，發(fā)生失效的密封圈一定更換，不得重復(fù)使用。
2、密封件的質(zhì)量要符合要求。與O形密封圈接觸的滑行面應(yīng)保持規(guī)定的表面狀態(tài)，表面粗糙要符合要求，不得有劃傷或留有機加工刀痕。若銑刀加工后形成的刀痕可用車刀進行同心圓加工后再裝O形密封圈就不易泄漏。刀痕方向不得與泄漏方向一致。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上盡可能避免O形圈觸及徑向孔鍵槽和螺紋等。密封圈所通過的軸端、軸間必須倒棱修圓、圓角至少應(yīng)等于O形密封圈截面的直徑，表面不能有毛刺、生銹和腐蝕等情況。密封圈安裝在缸內(nèi)或內(nèi)孔時，孔口邊倒角10－20度。當(dāng)用于流通的通道或換向閥等場合，通過內(nèi)部橫孔時，應(yīng)將孔口倒成不小于 o形密封圈的實際外徑，坡口斜度一般為α=120－140度。
關(guān)鍵詞：O形密封圈；失效；維修；預(yù)防
O形密封圈因其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運動摩擦阻力較小、密封性能好、安裝部位緊湊、制造容易、成本低廉、使用方便、適用溫度范圍廣、承受壓力高等優(yōu)點而在機械設(shè)備的密封中得到了廣泛應(yīng)用。分析其失效原因，并探討在使用維護過程中的預(yù)防措施，對機械的使用和維修保養(yǎng)具有積極的指導(dǎo)作用。下面針對O形密封圈的幾種常見密封失效形式及如何進行修理預(yù)防在借鑒同行經(jīng)驗的基礎(chǔ)上給出自己的一些方法，供大家參考。
一、O形密封圈密封失效形式及原因
1、無損泄漏。無損泄漏即O形密封圈沒有發(fā)生任何損壞的情況下而產(chǎn)生泄漏。這是由于O形密封圈與安裝溝槽的尺寸不匹配，密封圈安裝后的壓縮率太小沒有產(chǎn)生足夠的壓力而產(chǎn)生泄漏。壓縮率是指密封圈裝入密封槽后受擠壓，截面產(chǎn)生的壓縮變形率。壓縮率太小易漏，太大則易使密封圈出現(xiàn)裂紋，并且動密封時運動阻力大，影響運動。
2、老化變形。O形密封圈材料屬于彈性材料，由于長時間存放，會導(dǎo)致材質(zhì)老化，或經(jīng)長時間在高溫、低溫及介質(zhì)壓力的作用下，彈性降低，產(chǎn)生塑性變形后，不能恢復(fù)到初始狀態(tài)，密封效果下降；當(dāng)塑性變形大于40% 時，O形密封圈失去密封能力，Z終發(fā)生泄漏。
3、表面損傷。摩擦與磨損、密封零件表面粗糙或有劃痕和切傷等都可造成動密封裝置中O形密封圈的損傷，工作環(huán)境的灰塵和雜質(zhì)等積聚在密封圈兩側(cè)形成磨粒，也會加速密封圈的磨損，致使密封效果降低。
4、扭曲泄漏。扭曲泄漏是指O形密封圈沿周向發(fā)生扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生泄漏的現(xiàn)象，是O形密封圈作動密封時的常見失效形式。由于O形密封圈在溝槽內(nèi)受密封介質(zhì)的壓力作用而產(chǎn)生一定滾動，在密封間隙不均勻、密封圈本身斷面材料不均勻或溝槽與密封零件的同軸度偏大的情況下，密封圈的密封高度會不相等，而使密封圈各部分所受壓縮不等，致使各處所受摩擦力不同而造成扭曲現(xiàn)象的發(fā)生。
5、間隙咬傷。由于動密封配合件之間存在著一定的間隙，O形密封圈在高壓作用下部分被擠入間隙而被咬傷、剪切或撕裂導(dǎo)致密封失效的現(xiàn)象，稱為間隙咬傷。間隙咬傷現(xiàn)象與工作壓力的高低、間隙大小及密封圈材質(zhì)有關(guān)。如果O形密封圈材質(zhì)較軟而密封間隙又較大，在密封介質(zhì)壓力的作用下，其一部分就容易被擠入間隙，引起局部應(yīng)力集中，在運動過程中造成間隙咬傷。
6、介質(zhì)腐蝕。因O形密封圈的橡膠材料與密封介質(zhì)的相容性不好而出現(xiàn)O形密封圈的體積、硬度、強度、塑性和重量等的變化以及膠料溶解等現(xiàn)象稱為介質(zhì)腐蝕。相容性是指密封介質(zhì)與O形密封圈材料起作用的程度，不起作用或作用較小的稱為相容性好，反之則差。相容性差，則密封介質(zhì)會使O形密封圈腐蝕，造成系統(tǒng)的泄漏和空氣的混人，進一步加重O形密封圈的惡化和失效，而溶解后生產(chǎn)的膠狀物又會污染油液，因此必須重視這個問題。
二、O形密封圈密封失效的維修預(yù)防
在維修過程中主要從以下幾方面來防止O形密封圈密封失效：
1、確保O形密封圈選用的質(zhì)量。O形密封圈要有適當(dāng)?shù)挠捕?，較軟者適用于低壓，較硬者適用于高壓材質(zhì)與密封介質(zhì)相容性要好，發(fā)生失效的密封圈一定更換，不得重復(fù)使用。
2、密封件的質(zhì)量要符合要求。與O形密封圈接觸的滑行面應(yīng)保持規(guī)定的表面狀態(tài)，表面粗糙要符合要求，不得有劃傷或留有機加工刀痕。若銑刀加工后形成的刀痕可用車刀進行同心圓加工后再裝O形密封圈就不易泄漏。刀痕方向不得與泄漏方向一致。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上盡可能避免O形圈觸及徑向孔鍵槽和螺紋等。密封圈所通過的軸端、軸間必須倒棱修圓、圓角至少應(yīng)等于O形密封圈截面的直徑，表面不能有毛刺、生銹和腐蝕等情況。密封圈安裝在缸內(nèi)或內(nèi)孔時，孔口邊倒角10－20度。當(dāng)用于流通的通道或換向閥等場合，通過內(nèi)部橫孔時，應(yīng)將孔口倒成不小于 o形密封圈的實際外徑，坡口斜度一般為α=120－140度。
3、加密封圈保護擋圈。當(dāng)動密封壓力超過10MPa或靜密封壓力超過32 MPa時，或工作壓力是脈動的，應(yīng)使用密封圈保護擋圈，如果O形密封圈為單側(cè)承受介質(zhì)壓力，則在低壓的一側(cè)用一個擋圈；若雙側(cè)承受介質(zhì)壓力，則在每側(cè)各用一個擋圈。要選用硬度高、質(zhì)量好的密封圈。
4、科學(xué)的安裝方法。O形密封圈的安裝是保證有效密封很重要的環(huán)節(jié)，安裝過程中如表面產(chǎn)生微小劃傷、裂紋或端面扭曲，都會造成使用過程中的嚴(yán)重泄漏。應(yīng)采取以下措施：
（1）O形密封圈在表面涂一層油膜，使其裝配面潤滑，但不需油浸處理。
（2）如果溝槽面積容量太大可在溝槽內(nèi)加設(shè)墊片，溝槽底徑尺寸偏小則可均勻纏繞塑料密封膠帶。
?。?）O形密封圈安裝時通過的軸端，軸肩必須倒棱修圓，圓角半徑至少應(yīng)等于O形密封圈的端面直徑。安裝過程中，如發(fā)現(xiàn)軸表面有毛刺、卷口、生銹或腐蝕時，應(yīng)予磨光。當(dāng)通過螺紋時，應(yīng)采用下圖所示的專用工具，先將O形圈置于套筒外圓上，使套筒遮蓋住螺紋面，再將O形密封圈慢慢的滑入安裝槽內(nèi)。
（4）O形圈在安裝過程中即易損壞，故應(yīng)使用各種專業(yè)工具，工具用銅、鋁合金或某些塑料制成，所有工具的端部、棱邊和刃口必須磨鈍。安裝過程中嚴(yán)禁使用鋼針，錐類等尖而硬的工具，以免劃傷其表面，否則會影響O形圈的密封效果。
我們必須針對0形密封圈的失效形式進行分析，采取相應(yīng)的預(yù)防維修措施，積極主動地進行預(yù)防，從而達到延長設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟性和安全性的目的。
4、科學(xué)的安裝方法。O形密封圈的安裝是保證有效密封很重要的環(huán)節(jié)，安裝過程中如表面產(chǎn)生微小劃傷、裂紋或端面扭曲，都會造成使用過程中的嚴(yán)重泄漏。應(yīng)采取以下措施：
（1）O形密封圈在表面涂一層油膜，使其裝配面潤滑，但不需油浸處理。
（2）如果溝槽面積容量太大可在溝槽內(nèi)加設(shè)墊片，溝槽底徑尺寸偏小則可均勻纏繞塑料密封膠帶。
?。?）O形密封圈安裝時通過的軸端，軸肩必須倒棱修圓，圓角半徑至少應(yīng)等于O形密封圈的端面直徑。安裝過程中，如發(fā)現(xiàn)軸表面有毛刺、卷口、生銹或腐蝕時，應(yīng)予磨光。當(dāng)通過螺紋時，應(yīng)采用下圖所示的專用工具，先將O形圈置于套筒外圓上，使套筒遮蓋住螺紋面，再將O形密封圈慢慢的滑入安裝槽內(nèi)。
（4）O形圈在安裝過程中即易損壞，故應(yīng)使用各種專業(yè)工具，工具用銅、鋁合金或某些塑料制成，所有工具的端部、棱邊和刃口必須磨鈍。安裝過程中嚴(yán)禁使用鋼針，錐類等尖而硬的工具，以免劃傷其表面，否則會影響O形圈的密封效果。
我們必須針對0形密封圈的失效形式進行分析，采取相應(yīng)的預(yù)防維修措施，積極主動地進行預(yù)防，從而達到延長設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟性和安全性的目的。
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