該文對(duì)液壓齒輪泵中的O形圈的密封機(jī)理進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并給出O形圈選用時(shí)的一些注意事項(xiàng)。

　　引言

　　液壓傳動(dòng)是以有壓流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的一種方式。液壓齒輪泵是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換元件，廣泛應(yīng)用于工程、礦山、叉車等機(jī)械中。

　　液壓齒輪油泵動(dòng)、靜態(tài)密封均常使用：動(dòng)態(tài)密封有旋轉(zhuǎn)機(jī)械密封、橡膠唇形密封；靜態(tài)密封有墊片、O形密封圈和密封劑等。液壓齒輪泵最常用外密封(內(nèi)壓)為O形圈密封，密封邊界大多是一個(gè)平面類環(huán)形端面。

　　1、密封與泄漏

　　密封嚴(yán)格意義的說(shuō)只是一個(gè)程度問(wèn)題，它永遠(yuǎn)不是絕對(duì)的，密封技術(shù)所能解決的問(wèn)題也只是防止或減少泄漏。從物理意義上講，并不存在絕對(duì)的密封，任何間隙，盡管很小，都允許液態(tài)分子在兩個(gè)方向上有通道，即口語(yǔ)上的泄漏。液壓系統(tǒng)中最多的泄漏模式是由壓力流引起的，以滴出或流出的液體出現(xiàn)。

　　各種各樣的密封系統(tǒng)中，密封間隙的形式和尺寸變化很大，密封界面的膜厚范圍從0.1μm 左右到1mm。在接觸式密封中，密封間隙是很小的，密封界面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，密封界面的動(dòng)態(tài)流體膜形成，這種動(dòng)態(tài)流體膜厚通常為0.1～1μm，即與密封界面的粗糙度和不平度相當(dāng)。由于油分子大小不大于1nm 左右(0.001μm)，流體分子相對(duì)最薄的動(dòng)態(tài)膜依然很小，泄漏也就不可避免的存在。

　　2、O形圈密封機(jī)理與選用

　　2.1、密封機(jī)理

　　液壓齒輪油泵中O形圈封被廣泛使用，材料多為橡膠(從流體密封角度來(lái)分析密封機(jī)理時(shí)也可以稱為彈性體)，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：①低彈性模量E 和大斷裂伸展率(100%或更高)，即橡膠適應(yīng)性能強(qiáng)，初始安裝后接觸應(yīng)力保持在可接受范圍；②具有接近0.5的理論極限的高泊松比ν ，反映橡膠本質(zhì)不可壓縮性；③低剪切模量G，不改變體積情形下容易改變形狀，以適應(yīng)不同的腔體。

　　O形圈密封機(jī)理為依賴于材料的彈性和不可壓縮性以及初始過(guò)盈或預(yù)壓縮的存在。在自由狀態(tài)下，只考慮壓縮，對(duì)稱擠壓面的密封，O形圈在裝配入密封槽后，加壓前，接觸面產(chǎn)生一定的承載載荷δ0 ；加壓后施為δP ，流體壓力作用于密封的暴露表面并促進(jìn)O形圈發(fā)生位移，移向低壓側(cè)，同時(shí)彈性變形進(jìn)一步加大，O形圈表面的接觸應(yīng)力具有近似拋物線的分布。

　　2.2、選用注意事項(xiàng)

　　(1)O形圈可能由于熱老化或化學(xué)侵蝕而失去彈性，也可能遭受脆化、表面裂紋、膨脹或者收縮，所以O(shè)形圈選用應(yīng)注意與密封環(huán)境的相容性(咨詢供應(yīng)商)。

　　(2)O形圈主要材料橡膠具有高的熱膨脹性，而其填充劑卻具有低的熱膨脹性，設(shè)計(jì)高溫或者低溫的，需要注意O形圈相對(duì)凹槽的體積變化和線性過(guò)盈量的變化。

　　(3)O形圈在受到拉伸應(yīng)力時(shí)，如果使用環(huán)境的溫度過(guò)高，則會(huì)產(chǎn)生高夫-焦耳效應(yīng)，O形圈更傾向于收縮，易產(chǎn)生泄漏。

　　(4)在滑動(dòng)接觸面或表面粗糙度不好的接觸面或摩擦力非均勻分布的周邊，O形圈可能在某一個(gè)位置滑脫，某一個(gè)位置被粘住，產(chǎn)生不可控的扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致O形圈螺旋狀裂開(kāi)，即使O形圈不損壞也會(huì)產(chǎn)生泄漏。好的解決方法有：具有抗?jié)L動(dòng)輪廓的密封，如矩形圈。

　　(5)低溫地區(qū)冬季剛啟動(dòng)的齒輪油泵滲漏說(shuō)明密封件的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg偏高，高氟化合物密封件尤為明顯，此臨界溫度下，O形圈更像是皮革而不是橡膠，流體靜壓力不能進(jìn)行傳遞，導(dǎo)致泄漏。

　　(6)O形圈安裝溝槽矩形面積應(yīng)大于O形圈截面積的25%(真空密封除外，應(yīng)為100%)，O形圈裝入密封溝槽后，其端面一般受到8%～30%的壓縮變形。靜密封時(shí)初始?jí)嚎s量為15%～30%，即槽滿率值應(yīng)為70～85%。在動(dòng)密封時(shí)(液壓)初始?jí)嚎s量10%～18%。需要注意的是，靜密封取較大的壓縮率值，因?yàn)楹铣上鹉z在低溫下要壓縮，所以靜密封O形圈的預(yù)壓縮量應(yīng)考慮補(bǔ)償它的低溫壓縮量。

　　(7)高壓下，溝槽中O形圈被液體壓向非壓力側(cè)，變成近似矩形，擠入低壓端的間隙。當(dāng)有壓力脈動(dòng)時(shí)，O形圈可能持續(xù)被一點(diǎn)點(diǎn)的剝離。為使擠壓風(fēng)險(xiǎn)最小，保證主密封面小的間隙，最好是O形圈與擠壓間隙之間裝配強(qiáng)度更高的抗擠壓環(huán)，俗稱“擋環(huán)”或“擋條”。如：齒輪泵側(cè)板或軸套上的內(nèi)密封，軸向間隙一定，流體壓力較高時(shí)，防止O形圈擠壓損壞的效果顯著。

　　3、結(jié)論

　　O形密封圈雖然不是領(lǐng)先性技術(shù)，但卻是液壓齒輪泵中關(guān)鍵性技術(shù)之一，它決定了液壓齒輪泵的安全性、可靠性和耐久性。在減少泄漏、減小磨損、提高可靠性和工作穩(wěn)定性、延長(zhǎng)使用壽命等方面的優(yōu)點(diǎn)決定了O形密封圈在液壓齒輪泵中的不可取代的地位。