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O形密封圈材料的选择对其密封性能和使用寿命有着重要意义。材料的性能直接影响O形圈的使用性能。除应具备密封圈材料的一般要求外，O形密封圈还要注意下述条件：1）富有弹性和回弹性；2）适当的机械强度，包括扩张强度、伸长率和抗撕裂强度等。3）性能稳定，在介质中不易溶胀，热收缩效应（焦耳效应）小。4）易加工成形，并能保持精密的尺寸。5）不腐蚀接触面，不污染介质等。满足上述要求的最适合而且最常用的材料是橡胶，所以O形圈大多用橡胶材料制成。橡胶的品种很多，而且不断有新的橡胶品种出现，设计与选用时，应了解各种橡胶的特性，合理选择。在选择O形圈材料时，要注意考虑到以下几点因素：1）O形圈的工作状态指O形圈是用于静密封还是用于动密封，是用在往复运动还是用在旋转运动中。2）机械的工作状态就是指机器是出于连续的工作状态还是处于断续的工作状态，并要考虑到每次断续时间的长短，是否有冲击载荷作用在密封部位。3）工作介质的情况工作介质时液体还是气体，并要考虑到其物理、化学性质。4）工作压力工作压力的大小、波动幅度以及瞬时出现的最大压力等。5）工作温度包括瞬时温度和冷热交变时的温度。6）价格和来源等绝大部分的O形圈都是用各种等级和硬度（如40~90度）的腈橡胶制成的。其中，一种典型的通用材料是硬度大约为75度的低/中腈橡胶。腈橡胶具有良好的耐热性，它可以在100~120℃范围内工作。腈橡胶对矿物油和脂类有很好的耐受力，同时具有较宽的工作液体（包括水和乙二醇）适用范围。橡胶的配方不同，对介质的适用性也不同。一般来说，丁腈橡胶耐油；氯丁橡胶耐候性和耐臭氧性好；丙烯酸酯橡胶和氟橡胶耐热；聚氨酯橡胶耐高压和磨损；共聚氯醇橡胶耐低温耐油。橡胶的配方不同，成份不同，对介质的适用性也不同。例如丁腈橡胶，根据定腈含量的不同分为高、中、低三种，含丁腈量越高，耐油性能越好。在某些应用场合，腈橡胶在性能方面有局限性或者与某些工作液之间缺乏相容性，这时可以采用其他各种材料。例如，对耐热性，耐油性有特别要求时，可用FKM（氟橡胶）：对耐磨性和耐压有特别要求时，可选用AU/EU（聚氨酯橡胶）。近来又增加了提高NBR耐热老化性的NEM，又称加氢NBR；H—NBR；可供选用。橡胶的硬度，一般机械用O形密封圈，硬度应在70~90度之间。作为静密封用的O形密封圈，通常材料硬度为邵尔硬度70度，比动密封件要硬。旋转运动用O形密封圈，一般用丁基橡胶材料效果好，硬度以HS=80为宜。在内压低、摩擦小的场合，硬度允许低于70度；而在高压下或旋转运动中，可以高于度，但很少使用。液压、气动设备用O形密封圈的材料选择考虑与温度的关系，介质为石油基液压油的O形圈，温度在-50~120℃时，用丁腈橡胶，而120~230℃范围内用硅橡胶（主要是静密封），200℃以内的动密封用氟橡胶。当被密封介质为燃料油时，则用高丁腈橡胶为宜。在透平油之类的高苯胺点油中，因为丁腈橡胶会发生收缩现象，应慎用。丁腈橡胶在乙醇系液压油中会发生膨胀现象，故不能使用，而应当用丁苯橡胶。近年来为防止火灾采用不燃性磷酸酯系液压油，这种情况下宜用氟橡胶。常用O形圈材料及其适用范围使用温度/℃材料适用介质运动用静止用备注丁腈橡胶矿物油、汽油、苯80-30~120氯丁橡胶空气、水、氧80-40~120运动用应注意丁基橡胶动植物油、弱酸碱80-30~110永久变形大，不适合矿物油丁苯橡胶碱、动植物油、空气、水80-30~100不适用矿物油天然橡胶水、弱酸、弱碱60-30~90不适用矿物油硅橡胶高、低温油、矿物油、动植物油、氧、弱酸、弱碱-60~260-60~260不适用蒸汽、运动部位避免使用氯磺化聚乙烯橡胶高、低温油、氧、臭氧100-10~150运动部位避免使用聚氨酯橡胶水、油60-30~80耐磨，但避免高温氟橡胶热油、蒸汽、空气、无机酸、卤素类溶剂150-20~200聚四氟乙烯酸、碱、各种溶剂-100~260不适用运动部位1、对O形圈形状的改进随着对密封性能要求的提高，现在又出现了一些其他截面形状的挤压型密封圈，这些密封圈的工作原理与O形圈类似，也属于挤压型密封，但通过截面形状的改变，改善了O形圈的某些性能。1）X形圈主要性能与密封原理X形圈（又称星形圈）是有四个唇的密封圈。它是一种无接缝的圆环，在模具内硫化成形，其截面近似正方形。X形密封圈在使用和作用上非常像O形密封圈。但是，它比O形密封圈具有更有效的密封性能。X形密封圈的制作材料一般为各种合成橡胶。X形密封圈主要应用在动密封场合，也可用于静密封。适用于双作用往复运动的活塞、活塞杆、柱塞等；并且也能在摆动、螺旋和旋转工况下适用于轴和心轴等。X形密封圈的工作压力不大于40MPa，工作速度不大于0.5m/s，工作温度-60~200℃（取决于制作的材质）。对X形密封圈的表面进行特殊减摩处理，能具有更好的摩擦性能。X形密封圈是一种由介质压力施力的双作用密封圈，依靠它在密封偶合面上的接触应力进行密封。密封圈的径向和轴向力取决于系统工作压力。当压力升高时，密封圈的压缩量相应增加，接触应力也随之增大。因此，X形密封圈与O形圈相比，有如下优点：z往复运动时，不会翻转、扭曲。z由于所需的径向预压缩量小，故而接触应力小，摩擦力也小。z突起部分之间在工作时充满润滑油，所以润滑油条件好摩擦系数小。z由于接触应力分布均匀，所以泄漏小。z由于密封圈的分型面设在两个唇边之间，因此飞边不会影响密封作用。应用X形圈在动密封场合，具有良好的密封效果，而且寿命长，在低速运动的场合作为O形圈的代用品特别有效，而且适宜用做旋转轴的密封。X形密封圈在动、静密封中的应用实例。当应用于孔密封时，应选择X形密封圈的内径与安装沟槽直径相同或比之略小约2%。这样，X形密封圈在沟槽内受到轻微的预压缩，可防止它产生倾斜。当由于轴密封时，如果没有和活塞杆或轴直径尺寸完全相同的X形密封圈，则可在略大或略小的两者之中，选择一个内径尺寸与之最为接近的X形密封圈。X形密封圈安装沟槽可与O形密封圈沟槽互换。2）其他断面形状的挤压型密封圈D形圈本质上是带方形基部的O形圈。它提供了较大的基部接触面积，因而消除了扭曲实效的可能。摩擦力与O形圈相当，不易发生扭曲，但在高压下断面变形较大，因此为了适合高压环境必须用挡圈。D形圈可以用作往复运动密封（例如液压与气动用的活塞杆密封）中，或用于O形圈不能令人满意的其他场合。普通三角断面圈，以很小的摩擦接触面积，提供良好的沟槽内接触面积，以保持稳定。但是，在受压力而变形时，尖峰部分比较单薄，容易被挤出。因此，虽然普通三角断面有很小的摩擦力，但是如果不与挡圈合用，其额定压力较低。尽管它比O形圈更稳定，但摩擦力较大，磨损很严重。心形圈有极小的摩擦接触面积和受到严格限制的密封能力，不过加设挡圈，可能改变其性能。心形圈仅用作轻载转轴的密封，并带有一个挡圈。2、聚四氟乙烯O形密封圈聚四氟乙烯O形密封圈比普通橡胶材料制成的O形圈有更好的温度适应能力，其使用温度的范围是-40~250℃；并且有耐一般浓酸（如硫酸、硝酸）、浓碱和有机溶剂（如丙酮、酮）的性能。近年来在液压设备中为了防火采用了磷酸酯抗燃液压油等阻燃介质，由于聚四氟乙烯可以不受这种液压油液的侵蚀，所以适宜做这种介质的密封材料。由于用聚四氟乙烯材料制成的O形密封圈比用橡胶材料制成的O形圈弹性差，所以有将密封圈做成切槽式断面的形式。聚四氟乙烯O形圈主要用作静密封，也可以用于缓慢的往复运动和旋转运动的密封。聚四氟乙烯树脂质地致密不易透气，而且摩擦阻力小，所以还可以用于气体阀门类的密封。聚四氟乙烯O形圈的安装沟槽与普通O形圈的安装沟槽形状是一样的，是呈矩形或三角形的。最近也出现了采用半圆形沟槽作为安装槽的，这种沟槽比矩形沟槽的宽度要窄。由于聚四氟乙烯材料的刚性较大、弹性较差，所以在设计密封安装部位的结构时，应注意尽量避免有过大的拉伸。为了便于这种O形密封圈安装可采用分割式沟槽。3、包封式O形密封圈所谓包封式O形密封圈就是把O形圈是一种与其本身不同的材料包覆住，使其具有两种材料的特性。这种包封式O形密封圈有很多种形式。其中包覆聚四氟乙烯的O形圈使用最多。用聚四氟乙烯包覆一个橡胶材料的O形圈有两个优点，这种O形圈既具有聚四氟乙烯的耐化学药品的性能，又保持了橡胶材料原有的柔性和弹性。如果橡胶与聚四氟乙烯的比值高（即聚四氟乙烯的包覆层薄），那么无论在静密封还是动密封的条件下工作，其接触面积都将随之增加，同时减小了因压缩永久变形而失效的可能性。当用作一个动密封件时，聚四氟乙烯还会因为材质的关系减小摩擦，特别是启动摩擦。包覆聚四氟乙烯材料可采用多种方法，如粘接成一个开口套、搭缝套或者浇注成覆盖层。对于尺寸较大的密封圈（如直径超过400mm），包层可以采用焊接无缝聚四氟乙烯管的形式。此外，O形密封圈还可以与辅助密封圈组合，作成各种组合式密封装置O形密封圈简称O形圈，是一种截面为圆形的橡胶圈。O形密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。O形圈有良好的密封性，既可用于静密封，也可用于往复运动密封中；不仅可单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的适用范围很宽，如果材料选择得当，可以满足各种运动条件的要求，工作压力可从1.333×105Pa的真空到400MPa高压；温度范围可从-60℃到200℃。与其它密封型式相比，O形密封圈具有以下特点：1）结构尺寸小，装拆方便。2）静、动密封均可使用，用作静密封时几乎没有泄漏。3）使用单件O形密封圈，有双向密封作用。4）动摩擦阻力较小。5）价格低廉。O形密封圈是一种挤压型密封，挤压型密封的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质的内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。在用于静密封和动密封时，密封接触面接触压力产生原因和计算方法不尽相同，需分别说明。1、用于静密封时的密封原理在静密封中以O形圈应用最为广泛。如果设计、使用正确，O形密封圈在静密封中可以实现无泄漏的绝对密封。O形密封圈装入密封槽后，其截面承受接触压缩应力而产生弹性变形。对接触面产生一定的初始接触压力Po。即使没有介质压力或者压力很小，O形密封圈靠自身的弹性力作用而也能实现密封；当容腔内充入有压力的介质后，在介质压力的作用下，O形密封圈发生位移，移向低压侧，同时其弹性变形进一步加大，填充和封闭间隙δ。此时，坐用于密封副偶合面的接触压力上升为Pm：Pm=Po+Pp式中Pp——经O形圈传给接触面的接触压力（0.1MPa）Pp=K·PK——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1；P——被密封液体的压力（0.1MPa）。从而大大增加了密封效果。由于一般K≥1，所以Pm＞P。由此可见，只要O形密封圈存在初始压力，就能实现无泄漏的绝对密封。这种靠介质本身压力来改变O形密封圈接触状态，使之实现密封的性质，称为自封作用。理论上，压缩变形即使为零，在油压力下也能密封，但实际上O形密封圈安装时可能会有偏心。所以，O形圈装入密封沟槽后，其断面一般受到7%—30%的压缩变形。静密封取较大的压缩率值，动密封取较小的压缩率值。这是因为合成橡胶在低温下要压缩，所以静密封O形圈的预压缩量应考虑补偿它的低温收缩量。2、用于往复运动密封时的密封原理在液压转动、气动元件与系统中，往复动密封是一种最常见的密封要求。动力缸活塞与缸体、活塞干预缸盖以及各类滑阀上都用到往复运动密封。缝隙由圆柱杆与圆柱孔形成，杆在圆柱孔内轴向运动。密封作用限制流体的轴向泄漏。用作往复运动密封时，O形圈的预密封效果和自密封作用与静密封一样，并且由于O形圈自身的弹力，而具有磨损后自动补偿的能力。但由于液体介质密封时，由于杆运动速度、液体的压力、粘度的作用，情况比静密封复杂。当液体在压力作用下，液体分子与金属表面互相作用，油液中所含的“极性分子”在金属表面上紧密而整齐的排列，沿滑移面与密封件间形成一个强固的边界层油膜，并且对滑移面产生极大的附着力。该液体薄膜始终存在于密封件与往复运动面之间，它亦起一定的密封作用，并且对运动密封面的润滑是非常重要的。但是对泄漏来讲是有害的。但往复运动的轴向外拖出时，轴上的液