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天然橡胶微观结构：

天然橡胶的结构主要是大分子的链结构，分子量及其分布和聚集态结构，天然橡胶的大分子链结构单元是异戊二烯，大分子链主要是由聚异烯构成的，橡胶中含量占百分之九十七以上，其分子链上有醛基，每条大分子链上平均有一个，正是醛基在发生缩合或与蛋白质分解产物发生反应形成支化，交联，使得橡胶贮存中粘度增加，天然橡胶大分子链上还有环氧基的，比较活跃。

天然胶的大分子末端推断一般为二烯丙基，另一端为焦基，端基，分子链的醛基以及聚合的元素都很少，在天然橡胶的分子量及其分布方面，其分子量的范围较宽，据国外报道，绝大多数分子量在三万个左右，天然的生胶，混炼胶，硫化胶的强度都比较高，一般天然橡胶强度可达三兆帕。

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。

用于静密封时的密封原理

在静密封中以O形圈应用为广泛。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)

K——压力传递系数，对于橡胶制O形密封圈K=1；

P一-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%一30%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。

一般来说，耐油用丁晴橡胶，耐气候和臭氧用氯丁橡胶，耐热用酯橡胶或氟橡胶，耐高压，耐磨用聚氨酯橡胶，耐寒同时又耐油用共聚橡胶等.

应指出，每种橡胶的配方不同，成分不同，对介质的适用性也不同。例如丁晴橡胶，根据丁晴的含量不同分为高、中、低三种，含量丁晴量越多，耐油性能越好。

橡胶的硬度也是需要考虑的因素之一。一般机械用O形圈，绍尔硬度在70～90之间。但在内压低、摩擦小的场合，硬度允许低于70.而在高压下或转动使用中，可以高于90，但很少使用。

在液压设备用O形圈的材料选择中，温度是一个重要的影响因素，例如密封石油系液压油的O形圈，温度在-50～120℃时用丁晴橡胶，而在120～230℃范围内用硅橡胶(主要静密封)，200℃以内的动密封用氟橡胶。当液压油为燃料油时，则用高丁晴橡胶为宜。但在透平油之类的高点油中因为丁晴橡胶发生收缩现象，故应慎用。对于乙醇系液压油，因丁晴胶在其中会发生膨胀现象，故不能用，而应当用于丁苯橡胶。近来采用不燃性系液压油以防火灾，则宜用氟橡胶。

橡胶O型圈的压缩率和拉伸量：

橡胶O型圈压缩率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形圈的内径还是外径又分受内压和受外压两种情况，内压增加的拉伸，外压降低O形圈的初始拉伸

。上述不同形式的静密封，密封介质对O形圈的作用方向是不同的，所以预压力设计也不同。对于动密封则要区分是往复运动密封还是旋转运动密封。

1．静密封：圆柱静密封装置和往复运动式密封装置一样，一般取W=10%～15%；平面静密封装置取W=15%～30%。

2．对于动密封而言，可以分为三种情况；往复运动一般取W=10%～15%。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%。低摩擦运动用O型圈，为了减少摩擦阻力，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。

橡胶O型圈在装入密封沟槽后，一般都有一定的拉伸量。与压缩率一样，拉伸量的大小对O型圈的密封性能和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。