O形密封圈的設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)會(huì)加速密封性能的損壞和損失。實(shí)驗(yàn)表明，如果密封裝置各部分的設(shè)計(jì)合理，簡單地增加壓力不會(huì)對(duì)O形密封圈造成損壞。在高壓和高溫的工作條件下，O形密封圈損壞的主要原因是O形環(huán)材料的永久變形和O形環(huán)被擠壓到密封間隙中引起的間隙咬合，導(dǎo)致主O形環(huán)在運(yùn)動(dòng)過程中變形。

O形圈材料的永久變形

由于用于O型環(huán)的合成橡膠材料是粘彈性材料，長期使用后，其初凝壓縮量和回彈阻斷能力會(huì)發(fā)生永久變形并逐漸喪失，最終導(dǎo)致泄漏。永久變形和彈性損失是導(dǎo)致O形密封圈密封性能下降的主要原因。以下是O形圈材料永久變形的主要原因。

1） 壓縮率與O形環(huán)材料的拉伸量和永久變形之間的關(guān)系。生產(chǎn)O型環(huán)時(shí)使用的各種橡膠配方在壓縮下會(huì)經(jīng)歷壓縮應(yīng)力松弛。此時(shí)，壓縮應(yīng)力隨著時(shí)間的推移而減小。使用時(shí)間越長，壓縮率和拉伸量越大，橡膠應(yīng)力松弛引起的應(yīng)力降低越大，導(dǎo)致O型環(huán)彈性不足，密封能力喪失。因此，建議在允許的使用條件下盡量降低壓縮率。增加O形密封圈的橫截面尺寸是減少壓縮的最簡單方法，但這將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸的增加。

需要注意的是，在計(jì)算壓縮比時(shí)，人們經(jīng)常忽略組裝過程中O形環(huán)拉伸導(dǎo)致的截面高度降低。O形密封圈橫截面積的變化與其周長的變化成反比。同時(shí)，由于張力的影響，O型環(huán)的橫截面形狀也會(huì)發(fā)生變化，表現(xiàn)為其高度的減小。此外，在表面張力的作用下，O形環(huán)的外表面變得更平坦，即截面高度略有減小。這也是O形密封圈中壓縮應(yīng)力松弛的表現(xiàn)。

O形環(huán)橫截面的變形程度也取決于O形環(huán)材料的硬度。當(dāng)拉伸量相同時(shí)，具有高硬度的O形密封圈的截面高度也顯著降低。從這個(gè)角度來看，應(yīng)根據(jù)使用條件盡可能選擇硬度低的材料。在液體壓力和張力的作用下，橡膠材料的O型環(huán)會(huì)逐漸發(fā)生塑性變形，O型環(huán)的截面高度也會(huì)相應(yīng)減小，導(dǎo)致密封能力的喪失。

2） 溫度與O形密封圈松弛過程的關(guān)系

溫度是影響O形密封圈永久變形的另一個(gè)重要因素。高溫會(huì)加速橡膠材料的老化。工作溫度越高，O形密封圈的壓縮永久變形就越大。當(dāng)永久變形超過40%時(shí)，O型環(huán)失去密封能力并泄漏。由于壓縮變形而在O形環(huán)的橡膠材料中形成的初始應(yīng)力值將隨著O形環(huán)松弛過程和溫度降低的影響而逐漸減小和消失。在零度以下的溫度下工作的O形環(huán)的初始?jí)嚎s可能會(huì)由于溫度的急劇下降而減少或完全消失。不耐低溫的橡膠材料在-50至-60℃的溫度范圍內(nèi)會(huì)完全失去其初始應(yīng)力；即使是耐低溫的橡膠材料，此時(shí)的初始應(yīng)力也不會(huì)超過20℃時(shí)初始應(yīng)力的25%。這是因?yàn)镺形環(huán)的初始?jí)嚎s取決于線性膨脹系數(shù)。因此，在選擇初始?jí)嚎s量時(shí)，有必要確保即使在松弛過程和溫度下降引起的應(yīng)力下降之后仍有足夠的密封