橡胶密封件是密封技术中应用广泛的一类橡胶制品。因为橡胶具有宝贵的弹性的高分子材料性质、较宽的温度范围，在不同介质中给予较小的应力就会产生较大的变形，这种变形可以提供接触压力，补偿泄漏间隙，达到密封的目的。工程机械用的橡胶密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件，是各种工程机械的关键部件。其密封性能和使用寿 命取决于许多因素,如选型、机器的精度、正确的安装使用等。泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因很多，其中有两个重要方面；一是由于机械加工不良，使机械产品的表面存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此,在机械零件联接处不可避免地会产生间隙；二是橡胶密封件两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。
密封圈
除了采取其他措施之外，减小或消除间隙是阻止橡胶密封件泄露的一个重要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型功能元件,对泄露物造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。对于真空系统的密封，除上述密封介质直接通过密封面泄露外，还要考虑下面两种泄露形式：
1)渗漏，即在压力差作用下，被密封的介质通过密封件材料的毛细管的泄露；
2)扩散，即在浓度差作用下，被密封的介质通过密封间隙或密封材料的毛细管产生的物质传递。
1机械用橡胶密封制品材料的种类及用途
密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。
静密封主要有点密封、胶密封和接触密封3类。根据工作压力，静密封又可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软、垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬、接触宽度很窄的垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触,可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。
机械用橡胶密封应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料具有不同的适应性。对密封材料的要求：材料致密性好，不易泄露介质；有适当的机械强度和 硬度；压缩性和回弹性好，永久变形小；高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小,且不黏附在设备表面上；摩擦系数小，耐磨性好；具有与密封面结合的柔软性；耐老化性好，经久耐用；加工制造方便，价格便宜，取材容易。橡胶是最常用的密封材料。通用的橡胶密封制品在国防、 化工、煤炭、石油、冶金、交通运输和机械制造工业等 方面的应用越来越广泛，已成为各种行业中的基础件和配件。橡胶密封制品常用材料如下。
1.1 丁腈橡胶
丁腈橡胶具有优良的耐燃料油及芳香溶剂等性能，但不耐酮、酯和氯化氢等介质，因此耐油密封制品以采用丁腈橡胶为主。它有较好的耐齿轮油和变压器油性能，但不耐芳香族油。氯丁橡胶还具有优良的耐气候老化和臭氧老化性能。氯丁橡胶的交联断裂温度在200℃以上，通常用氯丁橡胶制作门窗密封条。氯丁橡胶对于无机酸也具有良好的耐腐蚀性。此外，由于氯丁橡胶还具有良好的挠曲性和不透气性，可制成膜片和真空用的密封制品。天然橡胶与多数合成橡胶相比，具有良好的综合力学性能，耐寒性，较高的回弹性及耐磨性。天然橡胶不耐矿物油，但在植物油和醇类中较稳定。在以正丁醇与精制蓖麻油混合液体组成的制动液的液压制动系统中作为密封件的胶碗、胶圈均用天然橡胶制造，一般密封胶也常用天然橡胶制造。氟橡胶具有突出的耐热(200～250℃)、耐油性能，可用于制造气缸套密封圈、胶碗和旋转唇形密封圈，能显著地提高使用时间。
1.2硅橡胶
硅橡胶具有突出的耐高低温、耐臭氧及耐气候老化性能，在-70～260℃的工作温度范围内能保持其特有的使用弹性等优点，适宜制作热机构中所需的密封垫，如强光源灯罩密封衬圈、阀垫等。由于硅橡胶不耐油，机械强度低，价格昂贵，因此不宜制作耐油密封制品。
1.3三元乙丙橡胶
三元乙丙橡胶主链是不含双键的完全饱和的直链型结构，其侧链上有二烯烃，这样就可用硫磺硫化。三元乙丙橡胶具有优良的耐老化性、耐臭氧性、耐候性、耐热性(可在120℃环境中长期使用)、耐化学性，但不耐脂肪族和芳香族类溶剂侵蚀。三元乙丙橡胶在橡胶中密度是最低的，有高填充的特性，但缺乏自黏性和互黏性。此外，三元乙丙橡胶有突出的耐蒸汽性能，可制作耐蒸汽膜片等密封制品。三元乙丙橡胶巳广泛用于洗衣机、电视机中的配件和门窗密封制品或多种复合体剖面的胶条生产中。
1.4聚氨脂橡胶
聚氦脂橡胶具有优异的耐磨性和良好的不透气性，使用温度范围一般为-20～80℃。此外，还具有中等耐油、耐氧及耐臭氧老化特性，但不耐酸碱、水、蒸汽和酮类等。适于制造各种橡胶密封制品，如油封、0形圈和隔膜等。氯醚橡胶兼有丁腈橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸酯橡胶的优点，其耐油、耐热、耐臭氧、耐燃、耐碱、耐水及耐有机溶剂性能都很好，并有良好的加工工艺性能，其耐寒性较差。在使用温度不太低的情况下，氯醚橡胶仍是制造油封，各种密封圈、垫片、隔膜和防尘罩等的主要材料。
1.5密封制品的良好材料
丙烯酸酯橡胶具有耐热油，特别是在高温下的耐油稳定性能，一般可达175℃，间隙使用或短时间可耐温200℃。它的缺点是耐寒性差。因此在非寒冷地区适合制作耐髙温油的油封，但不适合作高温下受拉伸或压缩应力的密封制品。
2常见机械用橡胶密封材料的应用
正确选择密封件直接关系到设计及生产一台机械的成功与否，设计选型错误、不良安装、错误使用都会让设备发生故障。故障是任何机械使用者的头号敌人，如果因为密封失效而常导致发生故障使机械不能正常运作，必须停机维修，严重者可引致整个生产系统的停顿。液压或气动系统内泄漏会减慢系统运作速度，延长生产周期，甚至令机械不能完成指定动作，而且这类型的泄漏难于检测，像隐藏人体的病毒，侍机攻击。密封失效使机械未能完成动作，令产品不能达到指定质量产生废/次品。因密封失效所引致的外泄漏会令贵重的液压媒体流失造成浪费。因为媒体流失而污染了流水在线的原料或产品产生废品造成直接经济损失。外泄漏除了会造成环境污染外，更容易引起如火灾等严重事故。
密封件的选型必须考虑工况条件，从而选择合适的密封件的形式以及材料和安装结构。需要考虑的工况条件一般包括温度、压力、介质。其他还需要结合设备本身的特点来考虑选型。
2.1 0形密封圈
0形密封圈简称0形圈，开始出现在19世纪中叶，当时用它作蒸汽机汽缸的密封元件。
0形橡胶密封圈有如下的优点：密封部位结构简单，安装部位紧凑,质量较轻；有自密封作用，往往只用一个密封件便能完成密封；密封性能较好，用作静密封时几乎可以做到没有泄露；运动摩擦阻力很小，对于压力交变的场合也能适应；尺寸和沟槽已标准化，成本低，便于使用和外购。0形圈用于静密封和动密封的双作用密封圈。有多种材料，如聚氨脂橡胶、丁晴橡胶，氟橡胶，乙丙橡胶，氯丁橡胶，硅橡胶，氯硅橡胶等。0形密封圈由于它制造费用低及使用方便，因而被广泛应在各种动静密封场合。在具体选取0形圈材料时，首先要考虑与工作介质的相容性。还需综合考虑其密封处的压力、温度、连续工作时间、运行周期等工作条件，若用在旋转场合，须考虑由于磨擦热引起的温升，不同的密封件材料，其物理性能和化学性能都不一样。轴向安装时，要考虑压力方向。内部压力时，0形外径应比沟槽外径大约1%～2%，外部压力时，应使0形圈内径比沟槽内径小约1%～3%。0形密封圈按其密封形式主要分为径向密封和轴向密封两种，使用时一般压缩余量较大且精度要求较髙以保证有较好的密封性。装配前密封槽应无污染物及毛刺，密封圈表面无拉伤及沟纹。唇口和飞边无变形、龟裂和老化现象。装配过程中应防止密封表面被螺纹、键槽等的锐边划伤及密封圈发生扭曲、脱落和错位等现象。
2.2 Y形密封圈
V形密封圈主要用于往复密封，由其工作原理可知，安装时唇口要对着压力高的一侧，才能发挥作用，所以Y形密封圈只能单向起作用。当偶合件以工作速度作相对运动时，在密封唇与滑移面之间形成一层密封油膜，油膜的存在可改善密封圈的摩擦条件，减小磨损；油膜在气动密封中起密封作用。在液压元件的往复运动中，运动件伸出与缩迸时油膜厚度是不同的，这一油膜厚度差积聚会造成泄漏。所以，Y形圈正常工作时，也有极少量泄漏发生，往复速度大时，泄漏量大。这是因为往复速度大时，往复次数变得很频繁，时油膜的流体动力作用使油膜厚度增加，形成同了油膜的快速积聚作用。当工作油的黏度增大时，油膜厚度因此增加，往复速度所造成的泄漏量也增大。但是由于液压油的黏度随着温度的升高而降低，所以液压设备在低温下启动时，运动开始时的泄漏较大，随着运动过程中因各种损失引起温度升髙，泄漏量会逐渐减少。活塞在往复中形成的泄漏情况是不同的，当内压较低时，抽出行程中的泄漏暈随内压增大而增大；压入行程中随内压增大而减小。当内压足够大时，泄漏不再随内压而变化。当Y形密封圈内压较低时，摩擦力随内压增大而增大。当内压足够大时，摩擦力不再有很大变化。如润滑良好，甚至有下降趋势。国外关于Y形圈的起动摩擦试验结果表明起动摩擦与停车时间关系不大，这是与0形圈最大的区别。这对于断续运动的机械是极为有利的。同时在内压较低时，起动摩擦随内压的增大而增大，当内压＞5MPa时起动摩擦将与内压无关。所以对于高压断续的机械，不会有起动摩擦过大的问题。密封唇边磨损后，因介质压力的作用，唇边具有一定的自动补偿能力。
Y形密封圈的类型主要有轴用和孔用两种，均为单向密封，广泛用作介质为空气和矿物油的高中低压往复运动的密封，其适应温度为-40～80℃，工作压力≥20MPa。作双向密封时，两个密封圈必须背对背使用。一般情况下，Y形密封圈不用支承环，若工作压力为16MPa或运动副有较大的偏心以及间隙较大时。应在密封圈支承面放置挡圈，以防止密封圈被挤入间隙面，引起密封失效。由于Y形密封圈的密封机理是通过压力的作用，使其唇边张紧在密封表面，所以选用和安装时应保证唇边质量，以防拉伤和损坏，其唇边应对着压力腔一侧，另外选用时应分清轴用或孔用。
2.3 U形圈
U形圈液压缸中最常用的油封，它是一种典型的唇口密封件，无论用于活塞杆还是活塞都能获得良好的密封效果。U形圈在低压情况下，只靠唇部的过盈变形才产生密封，因接触面积较小，摩擦力相对较低。随着压力升高，唇口弹性变形量增加，拉伸，压缩及弯曲应力增加，U形圈径向压紧力自动变大，与密封面接触的长度不断增加，直到U形圈整个轴向长度与密封面接触，从而保证高压状态下具有良好的密封性。聚氨脂橡胶具有良好的机械性能，优异的耐磨性能，是中、髙压液压油缸最常选用的密封材料(低压可选用丁腈胶)。与橡胶相比，聚氨脂有更好的耐磨性能、机械强度，使用寿命更长，故很多原用橡胶油封的场合都改用聚氨脂油封。
2.4骨架油封
油封，即润滑油的密封。它常用于各种机械的轴承处，特别是滚动轴承部位。其功能在于把油腔和外界隔离，对内封油，对外封尘。
油封与其他密封比较有下列优点：油封质量轻，耗材少。油封的安装位置小，轴向尺寸小，容易加工。密封性能好，使用寿命较长，对机器的振动和主轴的偏心都有一定的适应性。拆卸容易，检修方便，价格便宜，一般用于髙、低速旋转轴，最高旋转线速度≤15m/s，往复运动最髙速度≤0.1m/s，工作压力＜0.05MPa。常用材质有丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FPM)。根据安装孔和密封轴所要求的同轴度确定是内骨架油封或外骨架油封；根据工作环境温度来确定骨架油封所采用的材质；外骨架油封，俗称铁壳油封。由于其精确的同轴度，被广泛用于精密机械设备或要求轴高旋转同轴度的密封系统。对于大型重机械设备所选用的骨架油封一般都要求有较高的钢性，因此应优先选用SB、TB型油封。当对油封的钢性有更高的要求时，推荐选用SA、TA型外骨架油封。对于旋转扭矩较低的转轴，如小型电机，应选用不带弹簧的骨架油封：VC、VB、KV、KB型。
2.5防尘圈
油封可作防尘密封使用。但是在粉尘严重或是为了保护其他密封件时，常常使用专门的防尘密封。防尘密封的材料，油压机槭多用橡胶，气压机械多用毛毡，飞机和寒带工作的油缸为了对付活塞杆外部结冰而用金属，化工部门为防止活塞杆上的黏着物也用金属。防尘密封对保护关键性的液压设备是十分重要的。渗入尘土，不仅磨损密封件，而且会大大磨损导向套和活塞杆。此外，杂质进人液压介质中，也会影响操作阀和泵的功能，也可能损坏这些装置。防尘圈能除掉活塞杆表面上的尘土和杂物，但损坏活塞杆上的油膜，这对密封件的润滑也有一定作用。所有液压缸都必须安装防尘圈。活塞杆回程时，防尘圈将粘在其表面上的脏物刮掉，保护密封圈和导向套免受损伤。双作用防尘圈兼有辅助密封功能，其内侧侧唇边刮掉粘附在活塞杆表面上的油膜，从而提高密封效果。防尘密封圈对保护关键性的液压设备部件是极端重要的。渗入尘土，不仅磨损密封件，而且会大大地磨损导向套和活塞杆，杂质进入液压介质中，亦会影响操作阀和泵的功能，在最坏的情况下，亦可能损伤这些装置。防尘圈能除掉活塞杆表面上的任何尘土，但不损坏活塞杆上的油膜，这对密封件的润滑也有益。防尘圈在设计时，不仅要适应活塞杆，还必须在沟漕中起密封作用。
一个有效的防尘圈，其唇口相对于活塞杆的接触力必须足够大。有相当高硬度的弹性材料最易得到这种效果。硬度达94°的聚氨酯是特别适用于防尘圈的材料。其特性还包括高模量(硬度)，极好的耐磨性及低压缩性。这种材料可以应用在从-40°到100°温度范围的绝大多数应用场合。设计用于封闭式安装沟槽的无增强的单作用防尘圈，很难在沟槽中起到有效的密封作用。这是由于这种防尘圈在沟槽中是松配合安装的。只有密封唇与活塞杆的接触提供防尘圈与圆柱形表面的密封力。温度降低时，整个防尘圈收缩，其外径与沟槽之间的泄露风险就会出现。要取得满意的效果，这种情况必然在防尘圈的设计中加以补偿。
2.6 V型密封圈
V型密封圈为一种唇形密封圈，是使用最早使用最多的成型填料之一。它主要用于往复运动，作活塞或活塞杆的密封。很少用于转动中的密封或用作静密封。V形密封圈有下列特点：密封性能良好；允许一定的偏心载荷和偏心运动；可以多圈重叠使用，并通过调节压紧力来获得最大密封效果；耐冲击压力和振动压力；当填料不能从轴向装人时,可以开切口使用,只要安装时将切口互相错开,不影响密封效果。其缺点是摩擦阻力较其他成型填料的大。V形密封圈主要分为非夹布型和带夹布型两种，非夹布型低压(0～2.5MPa)时密封性能好，高压时密封性能差。而带夹布型低压时密封性能差，高压(＞6.3MPa)时，密封性能较好。装配时应严格控制其压紧力，防止过大或过小，并注意压紧力应均匀分布，以防止唇部拉伤。防尘密封圈为带唇边的胶圈，主要用于液压缸防尘密封。应根据工况、环境条件等因素合理选用。装配时应严格控制唇口与活塞杆的压缩余量(一般为0.4～0.8mm)，防止过大，否则会造成唇口发热、老化等，防尘圈内侧与活塞杆表面的间隙量应控制在0.4～0.6mm。
2.7垫密封
垫密封广泛应用于机械设备各种壳体的结合面的静密封中。垫密封有非金属密封垫，非金属与金属组合密封垫和金属密封垫三大类。其常用材料主要是橡胶、聚四氟乙烯等。
3机械用橡胶密封材料的使用与失效的预防措施
机械用橡胶密封材料对机器精度的要求(以泵用机械密封为例)：安装机械密封部位的轴(或轴套)的径向跳动公差为0.04～0.06mm；转子轴向窜动≤0.3mm；密封腔体与密封端盖结合的定位端面对轴(或轴套)表面的跳动公差最大为0.04～0.06mm。确认所安装的密封是否与要求的型号一致；安装前要仔细地与总装图对照，零件数量是否齐全；采用并圈弹簧传动的机械密封，其弹簧有左、右 旋之分，须按转轴的旋向来选择。安装方法随机械密封型式、机器的种类不同而有所不同，但其安装要领几乎都相同。安装步骤和注意事项如下：安装时，应按产品的使用说明书或样本，保证机械密封的安装尺寸；装人前，轴(轴套)、压盖应无毛刺，轴承状况良好；密封件、轴、密封腔、压盖都应该清洗干净。为减少摩擦阻力，轴上安装机械密封的部位要薄薄地涂上一层油，以进行润滑。考虑到橡胶0形圈的相溶性，若不宜用油，可涂肥皂水。浮装式静环不带防转销的结构，不宜涂油，应干式装人压盖；先将静环与压盖一起装在轴上，注意不要与轴相碰，然后将动环组件装入。弹簧座或传动座的紧定螺钉应逐次均匀拧紧。在未固定压盖之前，用手推补偿环作轴向压缩，松开后补偿环能自动弹回无卡滞现象，然后 将压盖螺拴均匀地锁紧。当输送介质温度偏髙、过低、或含有杂质颗粒、易燃、易爆、有毒时，必须采取相应的阻封、冲洗、冷却、过滤等措施；运转前注意转 矩是否过大，有无擦碰及不正常的声音；注意旋向，联轴器是否对中，轴承部位的润滑油加法是否适当，配管是否正确；运转前首先将介质、冷却水阀门打开，检查密封腔内的气体是否全排出，防止静压引起泄漏，然后开机运行；开车后工作是否正常稳定，有无因轴转动引起的异常转矩，以及异常响声和过热现象。
选择密封件时应根据使用环境，注重密封件的耐油性、耐磨性、耐热性、耐寒性及耐化学药品等性能，同时应考核其弹性和抗拉强度等机械性能(如普通油封的承压强度一般为0.3～0.5Mpa，耐压性的承压强度可达1.0MPa)。
安装方法不当是密封件失效的主要原因，因此安装时为防止密封件的唇边损坏必须注意以下几点：在密封件经过的通道入口处设置倒角或导向锥面，并涂以髙熔点的润滑脂，使其能够方便顺利地安装。安装前，油封的金属骨架应完好，自紧弹簧无脱落及锈蚀。被密封轴的表面无毛刺、划伤及划痕等，装配过程中应用引导套装配，严禁猛打猛敲，以保证油封唇端面与轴中心线垂直。
21世纪密封技术面临挑战，任重道远，密封技术的发展在很大程度上有赖于密封材料的研究应用。橡塑密封材料的研究应用将稳步发展，材料改性技术将取得新的进展，髙新材料取代传统材料的速度加快，橡胶材料的低摩擦化改性，工程塑料的应用研究，PTFE的改性，聚氨酯材料的高性能化，热塑性弹性体的发展均将取得进展，尤其是纳米科技对传统密封材料改性将取得新的突破，将大幅度提高密封材料的性能，将对橡胶密封材料的发展产生深远的影响。
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