O型橡胶密封圈的失效及预防探讨

2020-01-20潘帅杨张义

中国设备工程 2020年19期

潘帅，杨张义

（1.杭州大祉机电有限公司；2.杭州电子科技大学，浙江杭州 310000）

O型橡胶密封圈是一种截面结构呈现为圆形的密封元件，多见于现代机械的密封结构中，其能够承受极大的积压而保障其密封效果，并且不论是在静态密封还是在运动密封中，都能够充分发挥其密封性能，因此，成为现代机械设备密封结构设计使用的主要元件。但是，在O型橡胶密封圈的实际使用过程中，也会由于一些原因的影响，导致其出现实效的情况，因此，需要针对其实效原因进行全面分析，并采用科学化的预防措施，以保证其密封性能的全面发挥。

1 O型橡胶密封圈密封原理

O型橡胶密封圈作为一种现代机械生产中应用极为广泛的密封元件，具有适用于多种密封形式要求、多种机械运动方式、多种不同密封介质的应用优势，并且其自身的结构设计与制造较为简单，实际使用中拆装也极为简便，并且具有多种材料品种可供不同的使用环境进行选择，因此，受到了业界人士的广泛认可。O型橡胶密封圈的密封原理主要是以自身的材料弹性，结合其实际使用中受压力影响，自身结构形态发生变化，实现对密封设备的密封。根据O型橡胶密封圈的密封形式，可以将其分为间隙密封和接触密封两种，顾名思义，间隙密封就是在O型橡胶密封圈的实际使用过程中，通过对运动元件运动过程中配合间隙的利用，进而实现对O型橡胶密封圈密封作用的发挥。而接触密封则是O型橡胶密封圈使用中最常见的密封形式，通过O型橡胶密封圈与密封设备之间的压力影响，产生弹性变形，进而发挥其密封作用。在O型橡胶密封圈的接触密封形式中，可以从静止密封和运动密封两个方面进行考虑：首先，静止密封。O型橡胶密封圈的静止密封是通过设备的初始挤压力来实现的，其密封性能发挥中，会受沟槽深度以及径向密封尺寸的多重影响。其次，动态密封。O型橡胶密封圈的动态密封效果则是与密封设备的轴径大小、O型橡胶密封圈的接触宽度、轴体结构的往复运动速度以及O型橡胶密封圈硬度等因素有直接关联，因此，需要根据其使用中的现实需求，对其进行整体把握，以充分保证O型橡胶密封圈的密封性能。

2 O型橡胶密封圈的失效及预防

在O型橡胶密封圈的使用过程中，O型橡胶密封圈会受一些现实因素影响而导致其出现失效的情况，破坏机械设备的密封效果，给机械设备运行带来不利影响。因此，在新时期机械设备的O型橡胶密封圈使用中，对其失效原因的探究并落实有效的预防措施，对于新时期机械设备制造生产企业具有重要意义。现阶段O型橡胶密封圈的实效及预防主要包含以下4个方面。

2.1 材料原因和预防

O型橡胶密封圈具有多种材料，其中包含丁腈橡胶、羧酸腈、氟橡胶、乙丙橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、氟硅橡胶、聚氨酯、氯醇橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、乙烯/乙丙酸橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、全氟橡胶等等，在O型橡胶密封圈的实际使用中，需要根据其受力情况、工作温度以及密封介质等多方面因素，对其材料进行选择。一旦O型橡胶密封圈使用中出现材料选择不科学的现实问题或者材料本身受外来因素影响，就会导致其失效情况的发生。例如，O型橡胶密封圈的使用温度与材料选择产生冲突，O型橡胶密封圈进行受环境温度变化，材料自身与介质发生化学反应，出现变形或者老化的情况，进而出现失效。

因此，在O型橡胶密封圈的使用中，需要针对其工作环境对其材料进行科学化选择，例如，在O型橡胶密封圈应用于油类密封介质的使用，最好选择丁腈橡胶作为其材料，不会与介质发生化学反应而导致其失效；如果应用于耐候和臭氧的密封使用中，最好的材料选择则为氯丁橡胶；如果是应用于高温工作环境的密封设计中，则需要使用硅橡胶或者氟橡胶材料的O型橡胶密封圈；如果将O型橡胶密封圈应用在耐压工作环境中，则需要使用聚氨酯橡胶；如果O型橡胶密封圈所使用的环境温度较低，则需要选择耐寒效果较好的共聚氯酯橡胶；如果其工作环境中酸碱变化较为严重，就需要使用聚四氟乙烯材料的O型橡胶密封圈。通过对O型橡胶密封圈材料的科学化选择，就能够避免由于其材料问题导致的失效情况发生，保证且密封性能的发挥。

2.2 设计原因和预防

在O型橡胶密封圈的失效情况中，设计原因也是导致其失效情况发生的主要因素之一，由于设计中O型橡胶密封圈本身或者其密封轴体安装槽、活塞杆等的密封尺寸设计存在不合理的情况，就会使O型橡胶密封圈的压缩率发生变化，加快O型橡胶密封圈的磨损，导致其失效情况的发生，并且在这种情况下，还有可能出现O型橡胶密封圈密封中咬伤情况的出现，直接导致其密封效果被破坏，造成器密封效果失效。同时，在O型橡胶密封圈的设计应用中，如果O型橡胶密封圈与机械设备的接触压力过大，并且缺乏科学化的冷却系统设计或者散热系统结构，也会加剧O型橡胶密封圈的磨损、老化，导致O型橡胶密封圈结构本身出现材料性能下降的现实问题，最终导致其失效情况的发生。并且，如果O型橡胶密封圈设计中管接头与压力、使用条件限制不符，也会造成O型橡胶密封圈失效的情况出现。

针对由于设计原因导致的O型橡胶密封圈失效情况，需要在O型橡胶密封圈的实际使用过程中充分保证其使用设计的科学合理性，保证设计人员具有较高的专业技术能力，避免以为设计人员的专业能力问题导致设计问题的产生。并且在O型橡胶密封圈设计使用的实际过程中，需要遵循O型橡胶密封圈拉伸量为1.03～1.04㎜、压缩率为15%～25%、安装槽粗糙度为3.2～1.6μm的基本设计使用原则，以充分保证O型橡胶密封圈的密封性能发挥，避免对机械设备的密封效果产生不利影响。

2.3 磨损原因和预防

在O型橡胶密封圈的使用中，磨损也是较常见的、导致O型橡胶密封圈失效情况发生的主要原因之一。在O型橡胶密封圈的实际使用中，会受到一些现实因素的影响而导致其磨损加剧，最终导致其失效情况的发生。例如，在O型橡胶密封圈生产制造中，胶料欠硫或过硫、添加成分颗粒过大等，都会对O型橡胶密封圈的性能产生一定影响，导致其实际使用中耐磨程度下降；同时，如果其生产中尺寸进度把握不足，O型橡胶密封圈中存在气孔、夹杂混合物等情况，就会导致其运行磨损增大，导致其密封性能被破坏。

对此，在O型橡胶密封圈的生产制造中，要充分保护其胶料处理的科学性，避免其制造使用中杂物的侵入，更要详细检查其结构内部是否存在气孔或夹杂杂物，避免O型橡胶密封圈出现飞边、毛刺等生产缺陷，进而保证其密封使用中正常磨损，避免加剧磨损导致其密封性能下降甚至失效的情况发生。

2.4 装配原因和预防

在O型橡胶密封圈的装配过程中，也会由于密封圈尺寸选择的原因，导致密封圈被强行压入安装槽，存在异常变形、扭曲等情况，这就会导致密封圈受力不均匀，增加其异常磨损，甚至导致密封圈被破坏，造成其密封失效。并且在安装中如果出现沙粒或者金属碎屑的掺杂、O型橡胶密封圈被机械设备零件的锐利边缘划伤等情况，也会导致密封圈的密封性能受到影响，造成其失效情况的发生。

因此，为了避免因为装配原因而导致的O型橡胶密封圈失效情况发生，就需要充分保证O型橡胶密封圈装配工作的质量，防止其装配过程受到异常损伤或者影响，并要预先对密封槽进行全面清洁，避免密封槽内存在杂质，避免因为装配原因而导致的O型橡胶密封圈失效情况发生。