2. O形圈压缩率与沟槽尺寸核算排障

尺寸链核算对象与判据

本例不拆装密封件，只对给定的一组舱盖/筒体沟槽与O形圈尺寸做几何核算，判断尺寸链是否本身就会导致密封失效。核算对象为：O形圈自由状态截面直径 d2、内径 d1；沟槽底径 Dg（O形圈所在槽底直径）、沟槽宽度 b、槽深 h；以及装配后O形圈实际被压缩到的径向间隙。三个判据分别是压缩率、填充率与拉伸量。

先明确参照约定：所有直径均为直径值（非半径），压缩率按截面方向计算，拉伸量按O形圈内径方向计算。以下公式与图中标注保持一致。

• 压缩率 C = (d2 − h) / d2 × 100%，其中 h 为装配后槽底到密封面的径向单边深度（即槽深）。
• 填充率 F = A_O / A_g × 100%，A_O 为O形圈截面面积，A_g 为沟槽有效截面积。
• 拉伸量 ε = (Dg + d2 − d1) / d1 × 100%（以槽底周长与O形圈内径周长比较的近似式）。

示例参数与逐步核算

取一组教学示例尺寸（假设值，用于演示算法，非实测）：O形圈 d1 = 100.0 mm、d2 = 5.33 mm（标准5.33截面）；沟槽底径 Dg = 104.0 mm、槽宽 b = 7.0 mm、槽深 h = 4.0 mm。按上述公式计算：

压缩率 C = (5.33 − 4.0) / 5.33 × 100% ≈ 24.95%
O形圈截面面积 A_O = π/4 × d2² = π/4 × 5.33² ≈ 22.31 mm²
沟槽有效截面积 A_g ≈ b × h = 7.0 × 4.0 = 28.0 mm²
填充率 F = 22.31 / 28.0 × 100% ≈ 79.7%
拉伸量 ε = (104.0 + 5.33 − 100.0) / 100.0 × 100% ≈ 9.33%

判读：静密封O形圈压缩率通常宜落在 15%–30%，本例 24.95% 处于合理区间；填充率一般建议不超过约 85%（留出介质膨胀与热胀余量），本例 79.7% 偏紧但未超限；拉伸量一般宜控制在 5% 以内，本例 9.33% 明显偏大，会使截面变细、压缩率实际下降，是尺寸链上的可疑点。

尺寸链关系可视化

下图把“沟槽几何 → 截面变形 → 三项判据 → 结论”的核算链画在一起，标出本例各参数的实际落点与超限项，便于对照公式复核。

核算结果判读与修正

三项判据不是各自独立合格就算通过，而是相互耦合：拉伸量偏大会把截面拉细，使真实压缩率低于名义值；填充率偏紧会在温度升高时把O形圈挤向间隙，形成挤出损伤。本例的处置顺序应是先解决拉伸量，再复核填充率，最后确认压缩率仍达标。

若把沟槽底径由 104.0 mm 调整为 102.0 mm，则拉伸量变为 (102.0 + 5.33 − 100.0)/100.0 ≈ 7.33%，仍偏大；继续调整到 100.5 mm 时 ε ≈ 5.83%，接近上限。这说明仅靠改槽底径难以同时满足，需要同步选用内径更小的O形圈规格，使 d1 与槽底周长匹配，才能把拉伸量压到 5% 以内而不牺牲压缩率。