O形圈沟槽设计模拟器

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调整 O 形圈线径、内径与沟槽的深度、宽度，实时得到压缩率、填充率与内径拉伸，并按静态 / 动态密封判定沟槽尺寸是否可用。

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沟槽设计模拟器

本工具针对径向密封（活塞杆用 / 活塞用）的矩形沟槽：O 形圈套装在轴或活塞杆上，被沟槽的底面与配合面径向压扁。输入尺寸后，页面即时给出三项核心指标与设计判定；判定为“需复核”或“不通过”时，下方会给出具体的调整方向。

密封形式

静态密封的推荐压缩率为 15% ~ 30%，填充率仍应控制在 85% 以下。

O 形圈

线径 d：

内径 dᵢ：

沟槽

沟槽深度 h：

沟槽宽度 w：

安装轴径

轴径 D：

设计判定：通过

静态密封：压缩率 24.9%（推荐 15% ~ 30%），填充率 80.3%（应 < 85%），内径拉伸 1.01%（最佳 1% ~ 3%）。

压缩率

24.9

沟槽填充率

80.3

内径拉伸

1.01

O 形圈截面积

9.79

mm²

沟槽截面积

12.19

mm²

压缩量

0.88

通过需复核不通过红色虚线圆框表示填充率超过 100% 时的挤出趋势

计算公式与判定依据

三个核心公式

压缩率（压扁率）：\( \varepsilon = \dfrac{d - h}{d} \times 100\% \)
压缩率是 O 形圈线径被沟槽压扁的比例；适当的压缩率在密封面上产生接触应力，形成密封性能。

填充率：\( \varphi = \dfrac{\pi d^{2}/4}{w \cdot h} \times 100\% \)
填充率是 O 形圈截面积除以沟槽截面积的值；填充率需留有余量，以容纳热膨胀和压扁材料的逃逸空间。

内径拉伸：\( \delta = \dfrac{D - d_{1}}{d_{1}} \times 100\% \)
拉伸是 O 形圈装配到轴上时内径的伸长量；拉伸过大会使线径变细、压缩率下降。

其中 d 为 O 形圈线径，h 为沟槽深度，w 为沟槽宽度，D 为安装轴径（沟槽底径），d₁ 为 O 形圈自由内径。

指标	推荐范围	说明
压缩率	静态 15% ~ 30% 动态 10% ~ 20%	决定接触应力。过低会泄漏，过高会加速应力松弛、增大摩擦与发热。
沟槽填充率	< 85%	橡胶近似不可压缩，压扁后的 O 形圈必须有逃逸空间容纳热膨胀，否则会挤入间隙造成咬伤。
内径拉伸	1% ~ 3%（上限 5%）	拉伸过大会使线径变细、压缩率下降；拉伸为零则 O 形圈在槽内窜动，易扭转。

三项指标互相牵制：压缩率由沟槽深度决定，填充率同时受深度与宽度影响，内径拉伸由 O 形圈内径与轴径决定。沟槽变浅会同时提高压缩率与填充率，因此调整时必须三者一起校核。

沟槽设计说明

为什么 O 形圈必须“被压扁”

🙋

O 形圈是圆的，为什么一定要把它压扁才能密封？

🎓

O 形圈本身没有“弹性预紧”以外的密封能力。只有被压扁，橡胶才会在密封面上产生接触应力，把微观的泄漏通道压死。压缩率就是衡量压扁程度的指标：\(\varepsilon=(d-h)/d\)。你可以把深度滑块拖深一点，会看到压缩率上升、剖面图里的圆被压得更扁——这正是密封力的来源。

🙋

那压得越扁越好吗？

🎓

不是。压缩率过大时，橡胶长期处于高应力状态，会产生永久变形（压缩永久变形）并快速松弛；动态工况下摩擦与发热也随之增大。反过来压缩率过低，接触应力不足会直接泄漏。所以静态取 15% ~ 30%、动态取 10% ~ 20% 是比较稳妥的区间。

🙋

填充率又是什么？为什么它要小于 85%？

🎓

填充率是 O 形圈截面积占沟槽截面积的比例。橡胶几乎是不可压缩的，受压后体积不变，只是形状改变；介质温度升高时还会膨胀。如果沟槽被填满，多余的材料只能往配合间隙里挤，这就是挤出损伤（咬伤）的根源。留出 15% 以上的余量，材料才有地方去。

🙋

内径拉伸为什么也要管？

🎓

O 形圈套到轴上时内径会被撑大，线径同时变细（像拉橡皮筋一样），实际压缩率因此下降。拉伸超过 5% 后这种影响很明显，还会加速应力松弛。反过来完全没有拉伸，O 形圈在槽里是松的，安装和运动时容易扭转、啃伤。1% ~ 3% 是常见做法。

常见误区

只看压缩率：压缩率合格但填充率超标的沟槽同样会漏——泄漏往往来自被挤出的 O 形圈，不是压得不够。

把公称线径当实际线径：橡胶线径有公差（如 3.53 ±0.10 mm），计算时用实测值或按公差下限复核最不利组合。

忽视棱边与粗糙度：沟槽棱边必须倒圆、去毛刺；动态密封面过粗会“刮胶”，过光则油膜难以建立，容易粘着磨损。

压力、温度不参与判定：本工具只做几何校核。压力超过约 7 MPa 或存在较大间隙时，应增设挡圈（back-up ring）；低温工况需适当提高压缩率。

常用线径参考表

下表按 ISO 3601-1 / AS568 常用线径，用本页公式反推的沟槽深度与最小宽度，供初选参考（非标准收录的沟槽值，实际设计请以所选 O 形圈标准与厂家沟槽表为准）。

线径 d (mm)	静态密封 h (mm) 压缩率 15% ~ 30%	动态密封 h (mm) 压缩率 10% ~ 20%	沟槽宽度 w (mm) 填充率 ≤ 85%（静态中值）
1.78	1.25 ~ 1.51	1.42 ~ 1.60	≥ 2.12
2.62	1.83 ~ 2.23	2.10 ~ 2.36	≥ 3.12
3.53	2.47 ~ 3.00	2.82 ~ 3.18	≥ 4.21
5.33	3.73 ~ 4.53	4.26 ~ 4.80	≥ 6.35
7.00	4.90 ~ 5.95	5.60 ~ 6.30	≥ 8.35

使用指南与示例

使用步骤

选择密封形式：静止部位（法兰、端盖、固定连接）选“静态密封”，往复或旋转部位（活塞、活塞杆）选“动态密封”。
输入 O 形圈线径与自由内径，可用样本或标准中的公称值。
输入沟槽深度与宽度；若尚未确定，先点“填入推荐值”，再按结构空间微调。
输入安装轴径（沟槽底径），检查内径拉伸是否在 1% ~ 3%。
根据判定颜色与“调整建议”修正尺寸，直至三项指标同时通过。

计算示例

轴径 D = 30 mm，选线径 d = 3.53 mm、内径 d₁ = 29.7 mm 的 O 形圈，沟槽取 h = 2.65 mm、w = 4.6 mm：

压缩率 = (3.53 − 2.65) / 3.53 = 24.9%，落在静态密封 15% ~ 30% 区间；
填充率 = (π×3.53²/4) / (4.6×2.65) = 9.79 / 12.19 = 80.3%，小于 85%；
内径拉伸 = (30 − 29.7) / 29.7 = 1.01%，接近 1% ~ 3% 的下限。

结论：三项目均通过，可作为初选尺寸；若工作温度较高，可把内径拉伸提高到 2% 左右（选内径约 29.4 mm 的 O 形圈）以补偿线径变细。

实务注意事项

沟槽过浅是漏油与“咬圈”的首要原因：压缩率越高，允许的间隙越小，高压下必须配挡圈。
压缩率接近 30% 时，应复核材料的压缩永久变形与工作温度；长期高温工况宜取区间下限。
非标 O 形圈（非 ISO 3601-1 / GB/T 3452.1 系列）线径公差可能更大，按公差下限复算一次。
低温（−20 ℃ 以下）时橡胶变硬、回弹变差，压缩率宜取 18% 以上。

常见问题

压缩率 ε = (d − h) / d × 100%，其中 d 为 O 形圈自由状态线径、h 为沟槽深度。它表示 O 形圈截面高度被压掉的百分比，直接决定密封面的接触应力。

橡胶近似不可压缩，受压后体积不变。填充率过高说明沟槽内几乎没有剩余空间，介质温升引起的膨胀只能把材料往配合间隙挤压，形成挤出损伤。留出 15% 以上余量是常见的工程做法。

1% ~ 3% 为最佳，上限一般不超过 5%。拉伸过大会使线径变细、压缩率下降并加速应力松弛；拉伸为零则 O 形圈在槽内会窜动、容易扭转。

动态密封的摩擦与磨损更大，压缩率取低一些（10% ~ 20%）以降低摩擦与发热；静态密封可靠取更高压缩率（15% ~ 30%）来补偿松弛。动态沟槽的表面粗糙度、倒圆和润滑要求也更高。

本工具的“内径拉伸”只适用于径向密封（O 形圈套在轴或活塞杆上）。端面密封没有拉伸概念，可只参考压缩率与填充率两项；沟槽深度、宽度的具体结构（如燕尾槽、矩形槽）应按相应标准或厂家手册确定。

参考资料

本站资料： 密封件基础培训密封件及相关标准密封设计手册 trelleborg 特瑞堡密封系统样本

外部工具： trelleborg 特瑞堡 O 形圈计算器 Parker 派克 O 形圈选型工具

相关标准：ISO 3601-1（O 形圈尺寸系列）、ISO 3601-2（沟槽尺寸）、GB/T 3452.1（液压气动用 O 形橡胶密封圈尺寸系列）、GB/T 3452.3（沟槽尺寸）。具体数值请以标准原文或厂家沟槽表为准。

更新日志

2026.10.30
1. 新增 O 形圈沟槽设计模拟器：压缩率 / 填充率 / 内径拉伸实时计算，静态与动态密封分别判定。
2. 提供沟槽剖面示意、压缩率–槽深与填充率–槽宽关系曲线。
3. 增加推荐尺寸反推、“填入推荐值”与针对性调整建议。