O リングは、価格が安く、製造が簡単で、機能の信頼性が高く、取り付け要件が簡単なため、シーリング用の最も一般的な機械設計です。 O リングは安価ですが、特定の環境では、頻繁に交換すると機械のメンテナンス コストが増加し、装置の正常な動作に影響を与えます。 そのため、Oリングの特性を理解する必要があります。
-50～-60度では、低温に耐えられないゴム材料は初期応力を完全に失います。 耐低温ゴム材料であっても、このときの初期応力は 20 度での初期応力の 25% を超えることはありません。 これは、Oリングの初期圧縮が線膨張係数に依存するためです。
O リングの不適切な設計と使用は、損傷を加速させ、シール性能を失います。
実験により、シールリング装置の各部品の設計が合理的である場合、単純に圧力を上げてもOリングに損傷を与えないことが示されています。 高圧および高温の作業条件下では、O リングの損傷の主な原因は、O リング材料の永久変形、O リングがシーリング ギャップに押し込まれることによるギャップ バイト、およびシールの歪みです。移動中の O リング。
永久変形 Oリングのパッキンリングに使用している合成ゴム素材は粘弾性のある素材のため、初期設定の圧縮量と反発阻止能力が永久変形し、長期間の使用により徐々に失われ、最終的に漏れにつながります。
Oリングがシール性能を失う主な理由は、永久変形と弾性力の損失です。 永久変形の主な原因は次のとおりです。
圧縮率と伸び量と永久変形の関係
Oリングの製造に使用されるゴムのさまざまな配合は、圧縮された状態で圧縮応力緩和を生み出します。 このとき、圧縮応力は時間の経過とともに減少します。 使用時間が長くなるほど、圧縮率と伸びが大きくなり、ゴム応力の緩和による応力低下が大きくなり、O リングの弾性が不十分になり、シール性が失われます。 したがって、許可された使用条件下で圧縮比を下げることをお勧めします。
O リングの断面サイズを大きくすることは、圧縮比を下げる最も簡単な方法ですが、構造サイズが大きくなります。 人々が圧縮比を計算するとき、組み立て中にOリングが引き伸ばされることによって引き起こされるセクションの高さの減少を無視することが多いことに注意してください。 Oリングの断面積の変化は、円周の変化に反比例します。 同時に、張力の影響により、O リングの断面形状も変化し、高さが減少します。 さらに、表面張力により、O リングの外面はより平らになります。つまり、断面の高さがわずかに減少します。 これもOリングの圧縮応力緩和の現れです。
Oリング部の変形の程度は、Oリングの材質の硬さにも依存します。 同じ伸び量の場合、硬度の高いOリングの方が断面高さの減少量も大きくなります。 このような観点から、使用条件に応じてできるだけ硬度の低い材質を選択する必要があります。 液体の圧力と張力の作用下で、ゴム製の O リングは徐々に塑性変形し、それに応じて断面の高さが減少するため、最終的にはシール性が失われます。
温度とOリング緩和過程の関係
使用温度は、O リングの永久変形に影響を与えるもう 1 つの重要な要素です。 高温はゴム材料の老化を加速します。
動作温度が高いほど、O リングの圧縮永久歪みが大きくなります。 永久変形が 40% を超えると、O リングはシール機能を失い、漏れます。 圧縮変形により O リングのゴム材料に形成される初期応力値は、O リングの緩和プロセスと温度低下に伴って徐々に減少し、さらには消失します。 氷点下の温度で作動する O リングの場合、温度の急激な低下により、初期圧縮が減少するか、完全に消失することがあります。 -50～-60度では、低温に耐えられないゴム材料は初期応力を完全に失います。 耐低温ゴム材料であっても、このときの初期応力は 20 度での初期応力の 25% を超えることはありません。 これは、Oリングの初期圧縮が線膨張係数に依存するためです。 したがって、初期圧縮を選択する際には、緩和プロセスと温度低下によって応力が低下した後でも十分なシール性があることを確認する必要があります。 氷点下の温度で作動するOリングの場合、ゴム材料の回復指数と変形指数に特に注意を払う必要があります。
要約すると、設計では、O リングが適切な動作温度を持つようにするか、耐用年数を延ばすために高温および低温耐性の O リング材料を選択する必要があります。
中圧と永久変形 作動媒体の圧力は、O リングの永久変形を引き起こす主な要因です。
最新の油圧機器の作動圧力は日々増加しています。 長期の高圧は、O リングの永久変形を引き起こします。 したがって、設計時には使用圧力に応じて適切な耐圧ゴム材料を選択する必要があります。 使用圧力が高いほど、使用する材料の硬度と耐高圧性が高くなります。 Oリング材料の耐圧性を向上させ、材料の弾性を増加させ（特に低温での材料の弾性を増加させ）、材料の圧縮永久歪みを減少させるには、一般に式を改善する必要があります材料の可塑剤を追加します。 ただし、可塑剤入りのOリングを長時間作動媒体に浸漬すると、可塑剤が作動媒体に徐々に吸収され、Oリングの体積が収縮し、Oリングの負の圧縮が発生する可能性があります。 Oリング（Oリングとシール部表面との間に隙間が生じる）。
したがって、O リングの圧縮を計算して金型を設計する際には、これらの収縮を十分に考慮する必要があります。 圧縮された O リングは、作動媒体に 5-10 日夜浸漬した後、必要なサイズを維持する必要があります。
O リング材料の圧縮永久歪みは温度に依存します。 変形率が40%以上になると漏れが発生するため、ゴム材料の耐熱限界はニトリルゴム70℃、EPDMゴム100℃、フッ素ゴム140℃です。 Oリングの永久変形。
同じ材料の O リングの場合、同じ温度では、断面直径が大きい O リングほど圧縮永久歪みが小さくなります。 油では状況が異なります。 このときOリングは酸素と接触していないため、上記の副作用が大幅に軽減されます。 また、通常はゴムコンパウンドがある程度膨張するため、温度による圧縮永久歪みが相殺されます。 そのため、油中耐熱性が大幅に向上します。 ニトリルゴムを例にとると、その使用温度は 120 度以上に達することがあります。