真空密封下的O形圈选择
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O型密封圈适用于装在各种机械设备上，在规定的温度、压力、以及不同的液体和气体介质中，于静止或运动状态下起密封作用。在机床、船舶、汽车、航空航天设备、冶金机械、化工机械、工程机械、建筑机械、矿山机械、石油机械、塑料机械、农业机械、以及各类仪器仪表上，大量应用着各种类型的密封元件。O型密封圈主要用于静密封和往复运动密封。用于旋转运动密封时，仅限于低速回转密封装置。O型密封圈一般安装在外圆或内圆上截面为矩形的沟槽内起密封作用。 O型密封圈在耐油、酸碱、磨、化学侵蚀等环境依然起到良好密封、减震作用。因此，O型密封圈是液压与气压传动系统中使用最广泛的一种密封件。

1、O型圈的材料及其特性

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2、常见O型圈的应用

上述所有O型圈都是橡胶材质，他们的出气率都比金属的出气率高。
丁晴橡胶：由于丁晴橡胶的耐磨性和透气性综合性能较好，在真空系统中应用最为广泛。
氟橡胶：氟橡胶比常用的丁腈橡胶出气速率低，在一些耐磨性要求不高的场合应用广泛。

3、端面密封下O型圈的设计要求

尽量采用截面直径较小的O形圈，在密封槽设计时，选用两法兰能压紧在一起使暴露在真空侧橡胶面积最小的结构设计，相当于就是控制与被密封件的间隙。
O型圈的压缩量一般为其截面直径的30%，槽宽至少是O型圈截面直径的1.4倍，O型圈的内径应略小于密封槽的内径，装配后可使橡胶圈紧贴在密封槽内，O型圈向外有足够的横向变形空间，两个法兰平面紧压在一起可将O型圈全部压入密封槽内而不会从槽中挤压出来。
为便于加工，密封槽底面角可加工成半径等于O型圈截面直径1/5圆角，密封面的粗糙度至少要达到1.6μm(最好为0.8μm)，槽的外部边沿倒角0.13mm，并需修整光洁避免装配时划伤O形圈。
降低橡胶密封圈的温度或采用中间抽气的双道密封圈，能有效地降低橡胶的出气速率和漏气率。

4、不同场合下O型圈的选择标准

密封性能：密封圈的线径直接影响其与密封表面的接触压力，从而影响密封性能。较大的线径通常会产生更高的接触压力，从而提高密封效果。
耐磨损性：较大线径的密封圈通常具有更大的耐磨损性，可以更好地抵御摩擦和磨损，从而延长密封圈的使用寿命。
适应性：较大的线径通常更适用于高压、高温等严苛环境，而较小的线径则适用于低压、低温环境。
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如果在含橡胶材质等的O型圈处连续使用He，则会发生"渗透"现象。虽然被渗透的o-ring放置一定时间可以再利用，但控制He的使用量是必要的。*检查微小泄漏时必须格外注意。

5、单位换算：

Pa.m³/sec表示单位时间气体移动的体积（绝对压力（Pa）×容积（m³））；
1Pa.m³/sec=10mbar.L/sec=9.87atm.cc/sec

6、O型圈的设计标准：

6.1 压缩率：

压缩率W通常用下式表示：W%= (d0-h)/d0；
式中 ：
d0—O型圈在自由状态下的截面直径（mm）；
h —O型圈槽底与被密封表面的距离，即O型圈压缩后的截面高度（mm）。
在选取O型圈的压缩率时，应从如下三个方面考虑：
a.要有足够的密封接触面积
b.摩擦力尽量小
c.尽量避免永久变形。
从以上这些因素不难发现，它们相互之间存在着矛盾。压缩率大就可获得大的接触压力，但是过大的压缩率无疑会增大滑动摩擦力和永久变形。而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和O型圈误差不符合要求，消失部分压缩量而引起泄漏。因此，在选择O型圈的压缩率时，要权衡各方面的因素。一般静密封压缩率大于动密封，但其极值应小于30%(和橡胶材料有关），否则压缩应力明显松弛，将产生过大的永久变形，在高温工况中尤为严重。
O 型圈密封压缩率W的选择应考虑使用条件，静密封或动密封；静密封又可分为径向密封与轴向密封；径向密封（或称圆柱静密封）的泄漏间隙是径向间隙，轴向密封（或称平面静密封）的泄漏间隙是轴向间隙。
轴向密封根据压力介质作用于O型圈的内径还是外径又分受内压和外压两种情况，内压增加的拉伸，外压降低O型圈的初始拉伸。上述不同形式的静密封，密封介质对O型圈的作用力方向是不同的，所以预压力设计也不同。对于动密封则要区分是往复运动还是旋转运动密封。
1.静密封：圆柱静密封装置一般取W=10%-20%；平面密封装置取W=15%-30%。
2.对于动密封而言，可以分为三种情况：
a.往复运动密封一般取W=10%-15%。
b.旋转运动密封在选取压缩率时必须要考虑焦耳热效应，一般来说，旋转运动用O形圈的内径要比轴径大3%—5%，外径的压缩率W=3%-8%。
c.低摩擦运动用O型圈，为了减小摩擦阻力，一般均选取较小的压缩率，即 W=5%-8%。此外，还要考虑到介质和温度引起的橡胶材料膨胀。通常在给定的压缩变形之外，允许的最大膨胀率为15%，超过这一范围说明材料选用不合适，应改用其他材料的O形圈，或对给定的压缩变形率予以修正。

6.2 拉伸量：

O型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率不一样，拉伸量的大小对O形圈的密封性能和使用寿命也有很大的影响。拉伸量大不但会导致O型圈安装困难，同时也会因截面直径d0发生变化而使压缩率降低，以致引起泄漏。一般拉伸量为1%-5%。
拉伸量α可用下式表示：α=(d+d0)/（d1+d0）
式中：
d——轴径（mm）；
d1——O型圈的内径（mm）；
d0——O型圈的截面直径（mm）。
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6.3 接触宽度：

O型圈装入密封沟槽后，其横截面产生压缩变形。变形后的宽度及其与轴的接触宽度都和O型圈的密封性能和使用寿命有关，其值过小会使密封性受到影响；过大则增加摩擦，产生摩擦热，影响O型圈的寿命。O型圈变形后的宽度BO（mm）与O型圈的压缩率W和截面直径dO有关。
计算公式：
B0={1/(1-W)-0.6W}×d0 （W取10%-40%）；
O型圈与轴的接触面宽度b（mm）也取决于W和d0；
b=( 4W2+0.34W+0.31)×d0( W取10%-40%)；
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对摩擦力限制较高的O型圈密封，如气动密封、液压伺服控制元件密封，可据此估算摩擦力。一般情况，考虑到压力脉动和抽真空的需求，B0应接近于槽宽，对于气体介质的密封，B0应比槽宽小0.1-0.2mm;对于液体介质的密封，B0应比槽宽小0.2-0.5mm。同时，B0不应大于槽宽，否则承压后可能会减小密封接触宽度，同时减小密封接触应力而导致泄漏。有压力脉动时，槽宽过大会导致O型圈来回偏移，出现磨损；槽宽过小会导致O型圈填满沟槽，导致阻力过大。
O型圈沟槽的设计槽体积比O型圈体积大15%左右。

6.4 O型圈沟槽深度设计

常见的密封槽样式
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（1）槽深的设计决定O型圈的设计压缩量，沟槽深度加上间隙小于O型圈自由状态下O型圈的线径。O型圈的压缩量由内径压缩量δ’和外径压缩量δ”构成。
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（2）O型圈沟槽槽口和槽底圆角设计：
槽口圆角：防止O型圈装配时出现割伤和刮伤。R=0.1~0.2mm。过大会出现挤出，过小会出现割伤。
槽底圆角：防止出现应力集中，动：R=0.1~1mm，静：R=d0/2mm
（3）O型圈沟槽表面粗糙度设计
静密封：Ra=6.3~3.2
动密封：Ra=1.6
旋转密封：轴凹槽：Ra=0.4或更小。
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用于各种密封的沟槽的具体尺寸、形状、加工精度要求、配合公差级O型圈的尺寸、选用公差、配合公差等可查阅BG/T3452.1-92。

6.5 O型圈的安装

  1. 装配前，密封沟槽、密封配合面必须严格清洗，同时对O型圈装配中要通过表面涂敷润滑脂。
  1. 为了防止O型圈安装时被尖角和螺纹等锐边切伤或划伤，应在安装的轴端和孔端留有15-30多的导入角。
  1. 当O型圈需通过外螺纹时，应使用专用的薄壁金属导套，套住外螺纹；
  1. 如果O型圈通过孔口时，应使孔口倒成相应的斜角形状，以防O型圈被划伤。坡口的斜角一般为120-140度。

7、挡圈应用

当压力增加，O型圈与挡圈互相挤压，由于它们是弹性体，两者同时发生变形，此变形首先向它们的上下两角扩展，直到压力超过10.5MPa。这种变形一直在两者之间进行，而不致使挡圈发生“挤出”现象。根据挡圈材料和结构形式的不同，其承压能力提高的程度也不同。当压力足够大时，挡圈也会产生“挤出”现象。
O型圈使用挡圈后，工作压力可以大大提高。
静密封压力能提高到200~700MPa；
动密封压力也能提高到40MPa。
挡圈还有助于O型圈保持良好的润滑。如果单向受压，则在承受侧用一个挡圈；如果双向受压则用两个挡圈。对于静密封，内压在32MPa以下不用挡圈，超过此值用挡圈。使用挡圈后虽可防止O型圈发生“间隙咬伤”现象，但会增加密封装置的摩擦阻力。
挡圈的材料有皮革、硬橡胶和聚四氟乙烯等，也有尼龙6和尼龙1010的。而以聚四氟乙烯挡圈最为常用。
聚四氟乙烯作为挡圈材料有下列有一下特点：
1）工作精度高。
2）耐化学品性能优异，可用于几乎所有的介质。
3）无硬化破损现象。
4）使用温度范围宽。
5）摩擦力小。
6）无吸水性。
7）在177℃温度下不发生老化等。
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注：转自https://mp.weixin.qq.com/s/k_U7sR1gDHnheY0Tt4HavQ

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