陈黄梅
（奇瑞汽车研发总院动总集成研究院，安徽 芜湖 241009）
【摘要】汽车空调是一个较新的行业，它在20世纪90年代才来到我国，因此，与汽车空调有关的技术及设计标准大都来自国外，包括汽车空调O型圈的设计和校核，我国还没有完善的标准体系。本文将针对“汽车空调O型圈的设计和校核”这一主题进行阐述，使大家对这方面的内容有一个更加深入的了解。
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关键词 压缩率；伸长量；拉伸率
0 前言
汽车空调O型圈价格便宜，制造方法较为简洁，易安装，功能完善，在汽车空调行业应用的范围较广。而为了使O型圈在空调系统密封中发挥出更加稳定、更加牢靠的作用，做好汽车空调O型圈的设计和校核工作是非常有必要的。
1 O型圈的概述与密封原理
1.1 O型圈概述
O型橡胶圈密封圈简称O型圈，是一种截面形状为圆形的橡胶圈。O型密封圈是液压、气动系统中使用最广泛的一种密封件。O型圈有良好的密封性能，即可用于静密封，也可用于动密封中。不仅可单独使用，而且是很多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很宽，如材料和尺寸选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。
1.2 O型圈密封原理
O型密封圈是一种挤压式密封，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。
1.3 汽车空调O型圈材料选择
O型圈的材料有很多，例如：天然橡胶（NR）,丁苯胶（SBR）,丁基橡胶（IIR）,但是，汽车空调O型圈的材料是氢化丁腈胶（HNBR）。
氢化丁腈胶（HNBR）是丁腈胶在氢化后得到的物质，氢化丁腈胶（HNBR）与丁腈胶相比，耐温性、耐候性都更为理想。氢化丁腈胶（HNBR）的温度范围是：-25摄氏度至150摄氏度。氢化丁腈胶（HNBR）的抗磨效果、抗撕效果、抗张效果都很好，它在各种大气条件下的抵抗性都较好。
2 汽车空调O型圈的设计
汽车空调O型橡胶密封尺寸按照国家标准GB3452.1液压气动用橡胶密封圈尺寸系列设计，汽车O型橡胶密封尺寸公差按照GB3452.1液压气动用橡胶密封圈尺寸公差标准设计。
2.1 压缩率
压缩率设计公式：压缩率=（O型圈断面直径—沟槽深度）÷O型圈断面直径×100%设计人员在设计压缩率的时候，要注意以下三点：a、密封的基础面积要达到相关标准；b、要尽量避免变形情况的发生；c、摩擦力必须要控制在合理的范围之内。压缩率的具体范围要根据以下几种情况确定：圆柱密封，压缩率：10%~15%；平面静密封，压缩率：15%~30%；往复运动密封，压缩率10%~15%；旋转运动密封，压缩率3%~8%；在摩擦力较小的条件下，压缩率：5%~8%。
2.2 伸长量
伸长量计算公式：O型圈内径伸长率=(O型圈安装沟槽底径—O型圈实际内径)÷O型圈实际内径。
在安装后，设计人员最需要注意的就是O型圈的伸长量，伸长量的范围推荐在1.03~1.05之间。
2.3 拉伸率
拉伸率设计公式：拉伸率=（轴径+截面直径）÷（O型圈内径+截面直径）×100%
O型圈装入轴中后，会出现拉伸,如果无拉伸，装配时容易脱出，如拉伸过大，会导致O型圈截面积减少太多，出现泄漏。拉伸率的大体范围为：在1%~5%之间。
2.4 间隙
在设计时，设计人员应该尽可能的缩小间隙。O型圈沟槽径向间隙要符合相关规定，防止O型圈在间隙中被挤出。被密封元件的径向间隙与系统压力、O型圈截面直径、O型圈的硬度有着密不可分的联系。
2.5 圆角
槽口圆角半径在0.1~0.2mm之间，可以有效避免O型圈在装配时出现划伤问题；槽底圆角半径在0.1~1mm之间，避免出现应力过于集中的现象。
2.6 沟槽
沟槽体积要比O型圈体积大15%。沟槽较易加工，在设计沟槽的时候，除要确保精度、尺寸外，还要保证沟槽容易拆卸。
沟槽宽度：沟槽宽度过窄，沟槽容易磨损；沟槽宽度太宽，沟槽容易扭曲。
沟槽深度：槽深的设计决定O型圈的设计压缩量，沟槽深度加上间隙小于O型圈自由状态下O型圈的线径。
O型安装沟槽深度推荐如下：
d0=O型圈断面直径，b=沟槽宽度，H=沟槽深度
（a）当d0=1.2mm，b=1.5mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=1.05mm；活塞杆密封，H=1.08mm；静密封，H=0.9mm；
（b）当d0=1.8mm，b=2.2mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=1.58mm；活塞杆密封，H=1.64mm；静密封，H=1.3mm；
（c）当d0=2.65mm，b=3.4mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=2.38mm；活塞杆密封，H=2.44mm静密封，H=2.0mm；
（d）当d0=3.55mm，b=4.6mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=3.25mm；活塞杆密封，H=3.34mm；静密封，H=2.7mm；e、当d0=5.3mm，b=6.9mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=4.87mm；活塞杆密封，H=5.01mm；静密封，H=4.0mm；
（f）当d0=7.0mm，b=9.30mm时，沟槽深度为：活塞密封，H=6.48mm；活塞杆密封，H=6.65mm；静密封，H=5.4mm。
槽楞外圆角：r=0.1～0.2mm；槽底圆角：R=0.2～0.5mm
沟槽的形状有很多，具体如下：矩形沟槽，在静密封和动密封中较为常见；V型沟槽，适用于静密封和低压条件下的动密封，但是，V型沟槽摩擦力大，所以，V型沟槽并不经常被使用；半圆形沟槽，适用于旋转密封运动；燕尾型沟槽，适用于摩擦力较小的密封中，但是这种沟槽的工艺性能不是很高，实用性较低。
2.7 汽车空调O型圈安装注意事项
（1）O型圈为橡胶制品，存放的环境温度不宜过高（低于150度），1避免长时间的高温造成O型圈的老化。
（2）带有O型圈的管路接头装配前，需进行必要的现场自检，确认O型圈是否在其要求的工况位置，规避运输，搬运过程中存在的潜在失效风险。
（3）装配前涂油，避免摩擦过大造成O型圈损坏。
（4）在管路安装的时候，要使接头和对接面保持同心度，防止在倾斜的时候工人用力对接造成O型圈损坏。
（5）管路装配时，接头的堵盖要做到即拆即用，防止拆掉时长时间 不装，造成划伤、破损。
3 汽车空调O型圈的校核
3.1 管路各接口处O型圈的校核
校核O型圈，主要要看压缩量、伸长量和拉伸率。压缩量偏大，会产生泄漏，密封效果不良；拉伸过大会造成密封不良、O型圈的寿命减少。
3.2 汽车O型圈校核结果判定如下：
压缩量：15%~25%——国标及设计手册推荐
伸长量：1.03~1.04——国标及设计手册推荐
拉伸率：2%~5%——国标及设计手册推荐
4 结语
汽车空调O型圈的设计不当，不单单会影响汽车空调O型圈的使用性能，还会加大它的损坏程度。
O型圈设计完成后，主要的工作就是校核，根据校核结果对设计进行修正。
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参考文献
［1］章习柱.O形圈在低压气动装置中的使用[J].液压与气动，2010，10（12）：68-69.
［2］冯利军，臧彦斌.O型密封圈的选择与设计[J].现代车用动力，2011，3（10）：32-33．
［3］国家标准GB/T531.1、GB/T6031、GB3452.1、GB3452.3等.
［责任编辑：薛俊歌］