電纜密封件的壓縮先從幾何著手，但接觸壓力還取決於載荷、材料響應及組裝後嵌件的形狀。電纜與開口的比較描述初始配合狀況；指定的縮減量則描述開口如何變化。平均接觸壓力代表法向載荷分散在指定接觸面積上的結果。應採用能回答設計問題的量值。
我會先為每項輸入標示自由、已組裝、受載或恢復狀態。這個簡單區分能避免將在未受夾緊套管上量得的尺寸，與螺帽鎖緊後的尺寸混為一談。以下範例使用假設的尺寸與載荷示範計算；選型或安裝時，請依所選接頭的電纜範圍與組裝說明操作。
重點摘要
- 每項電纜與密封件尺寸都要註明量測狀態及公差。
- 報告重疊率或縮減率時，應註明分母。
- 除了名目配合尺寸，也要評估允許的最小與最大尺寸。
- 以法向載荷及承受該載荷的面積計算平均接觸壓力。
- 完成上述幾何比較後，應檢查組裝後密封件的局部接觸情況及必要功能。
確認電纜密封件壓縮涉及的尺寸
自由開口是嵌件在指定組裝變形前的內孔。其直徑適用於配合比較；受載尺寸則代表後續狀態。請將狀態標在數值旁，以區分不同階段量得的尺寸。
| 量值 | 應記錄的狀態 | 可用來確認的項目 |
|---|---|---|
| 電纜外徑 | 護套狀況、量測位置與公差 | 與嵌件接觸的表面 |
| 自由開口 | 組裝變形前的鬆置嵌件 | 初始電纜與開口間的重疊或間隙 |
| 組裝後開口 | 依指定方式完成閉合，並依指定條件裝入或不裝電纜 | 因此產生的幾何變化 |
| 接觸面積 | 規定載荷下的選定介面 | 承受法向力的表面 |
| 回復後尺寸 | 依指定恢復條件處理後的未受載狀態 | 暴露後殘留的變形 |
橢圓形電纜應保留短軸與長軸尺寸。平均值可能掩蓋一側間隙過大、另一側干涉嚴重的情況。開縫嵌件或異形孔也需要能描述實際接觸面的尺寸。我會使量測方式對應密封件實際接觸的部位，再參考密封環設計指南，了解嵌件如何閉合。
以明確基準計算直徑差重疊量
直徑差重疊量是電纜直徑減去自由開口直徑。令 為電纜外徑， 為自由開口直徑。對於圓形且同心的輪廓，名目徑向重疊量為此差值的一半：
以電纜直徑為基準表示重疊率，可得：
計算範例：12.00 mm 電纜與 11.40 mm 開口
假設兩個尺寸描述的是處於指定自由狀態的圓形特徵。其直徑差重疊量為 12.00 − 11.40 = 0.60 mm，名目徑向重疊量為 0.30 mm。將 0.60 mm 除以 12.00 mm 電纜直徑，得到以電纜為基準的重疊率為 5.00%。
若改以 11.40 mm 開口為分母，結果為 5.26%。尺寸沒有變，改變的是計算基準。我會將分母標在百分比旁，方便圖面與計算表採用同一基準比較。
這些輪廓疊加呈現兩項自由狀態量測。組裝時，嵌件會依其形狀、材料響應與可用空間而變形；電纜也可能依其形狀、材料響應與可用空間而變形。請用輪廓重疊狀態描述初始幾何，再於完整設計中評估這些變形。
負值表示自由狀態下存在間隙。請檢查接頭如何閉合嵌件，以及電纜是否位於其宣告範圍內。正值表示組裝前已有干涉；應依實際密封件設計評估插入、護套受力與閉合情況。電纜密封接頭尺寸選型指南說明如何將完整電纜直徑區間與該範圍比較。
將公差納入重疊量計算
名目尺寸只代表一種組合。最小電纜搭配最大開口時，重疊量最小；最大電纜搭配最小開口時，重疊量最大。採用相同的圓形尺寸定義時：
計算範例：相同名義配合並納入公差
假設電纜為 12.00 ± 0.10 mm，自由開口為 11.40 ± 0.15 mm。這些公差僅供說明，並非建議的製造限值。
| 尺寸組合 | 直徑差重疊量 | 徑向重疊量 | 以電纜為基準的百分比 |
|---|---|---|---|
| 最小電纜、最大開口：11.90 與 11.55 mm | 0.35 mm | 0.175 mm | 2.94% |
| 名目值：12.00 與 11.40 mm | 0.60 mm | 0.300 mm | 5.00% |
| 最大電纜、最小開口：12.10 與 11.25 mm | 0.85 mm | 0.425 mm | 7.02% |
因此，此範例中的名目 5% 代表約 2.94–7.02% 的可能範圍。我會依設計允許的配合與變形檢查兩端數值。這是尺寸的最壞情況範圍，沒有為任一極端值指定發生機率。若溫度、膨潤或護套狀況改變，則需要該狀態下的尺寸。
依直徑平方比比較圓形面積
面積比是比較截面尺寸的量值。對於圓形電纜與開口輪廓，面積與直徑平方成正比：
將名目值 12.00 mm 與 11.40 mm 代入，可得 1.108，也就是約 110.8%。電纜的圓形橫截面面積約比自由開口面積大 10.8%。這是開口面積的比較；材料應變則取決於材料自身尺寸的變化。
評估密封材料時，也要考量外側邊界、長度及可移動空間。兩個內孔相同的嵌件，壁厚與閉合機構仍可能不同。這些差異會影響變形，以及電纜表面承受的載荷。孔洞面積、材料面積及受載接觸面積應分開處理。
計算指定的開口縮減率
開口縮減率比較同一開口在指定變化前後的尺寸。若設計指示指定初始直徑的分數縮減量為 ，則：
計算範例：指定直徑縮減 5%
縮減 5% 時，使用 。若圓形開口的起始直徑為 10.00 mm，則變為 9.50 mm。面積會從 78.54 mm² 變為 70.88 mm²，面積縮減率為 9.75%。由於面積取決於直徑平方，直徑百分比與面積百分比並不相同。
此處的 5% 是明確指定的設計假設。請依相關圖面、量測或經驗證的變形模型，取得閉合位置或開口變化後的尺寸。螺帽扭矩會透過螺紋摩擦與接頭閉合機構傳遞，因此應按規定扭矩組裝產品，並使用適當的尺寸資料進行此計算。
若內孔中有電纜，幾何計算也要納入其尺寸與變形。計算空孔縮減量描述的是空孔狀態；放入電纜後，受載介面可能呈現不同形狀。
以法向載荷及接觸面積計算平均壓力
平均接觸壓力是法向載荷分布在其對應接觸面積上的結果。若載荷 與面積 已各自獨立確認：
假設法向載荷為 600 N、接觸面積為 300 mm²，則壓力為 2 N/mm²，相當於 2 MPa。NIST SI 單位表將帕斯卡定義為 N/m²。1 平方毫米等於百萬分之一平方公尺，因此 1 N/mm² 等於 1 MPa。
使用載荷前，我會檢查其方向與表面定義。圓柱形電纜周圍的 ，是選定面積上各處法向力大小的總和。相反方向的徑向力在向量上可能互相抵消，但電纜兩側仍都承受壓力。除非有適用的載荷傳遞模型建立關係，否則應將軸向螺帽力與周向接觸載荷分開處理。
若明確假設為完整圓柱帶，表觀面積等於圓周長乘以軸向接觸長度：。應採用指定受載狀態下的直徑與長度。相除前，須確認載荷也對應同一圓柱帶。投影圓盤面積、環形端面與圓柱帶代表不同表面。
平均值可能掩蓋局部高壓區與接觸不足區。評估洩漏路徑時，應追蹤電纜周圍及沿密封帶的接觸情況。微觀密封指南說明表面接觸與這些相連的洩漏路徑之間的關係。
選擇符合實際變化的百分比
「壓縮」一詞可能指不同量測。我會先比較各項定義，再比較數值，以免把有用的幾何結果誤當成材料測試結果。
| 量值 | 基準與意義 |
|---|---|
| 以電纜為基準的重疊率 | 電纜 OD 減去自由開口直徑，再除以電纜 OD |
| 開口縮減量 | 同一開口相對於其原始尺寸的變化 |
| O 型環壓縮量 | 相對於原始橫截面的截面高度縮減量 |
| 墊片壓縮 | 在指定閉合或載荷下的厚度縮減量 |
| 壓縮永久變形 | 指定壓縮與恢復後的殘餘變形 |
| 平均接觸壓力 | 法向載荷除以承載該載荷的表面面積 |
壓縮永久變形描述指定測試與恢復後殘留的變形；壓縮量則描述安裝幾何中的強制變形。ASTM D395-18(2025) 涵蓋指定力或撓度條件下的橡膠壓縮永久變形測試方法。報告永久變形值時，應一併註明測試方法與恢復條件。若嵌件持續受載期間發生變化，請參考密封件冷流指南所述的持續載荷行為。
實務上，先計算預定的幾何量，再評估受載後的接觸情況，最後測試已組裝引入口所需功能。IEC 62444:2010 涵蓋完整接頭的結構與性能。計算結果應對應所選接頭、密封件與電纜，並依產品安裝及性能要求驗收。
結論
只要清楚標示每項輸入的狀態與基準，電纜密封件壓縮計算就能提供實用資訊。重疊量比較電纜與自由開口；公差端點則顯示名目配合周圍的尺寸範圍。開口縮減率與面積比描述不同的幾何變化，因此應清楚標示各自的分母。
若問題在於壓力，我會使用法向載荷及與其相符的接觸面積。接著檢查電纜周圍的接觸情況，以及組裝後的引入口必須維持哪些功能。這可將計算表與實際密封件連結，同時區分重疊量、壓縮量、壓縮永久變形與壓力。
電纜密封計算常見問題
5% 的直徑重疊量等於 5% 的密封壓縮率嗎？
以電纜為基準的重疊率，是電纜與開口直徑之差除以電纜 OD。O 型環壓縮量與墊片壓縮則描述材料橫截面或厚度的變化。比較百分比前，先確認其基準尺寸與受載狀態。
負的重疊量是否代表電纜密封接頭無法密封？
負值表示未受力開口大於電纜。若接頭在組裝時會閉合嵌件，請評估其閉合行程與宣告的電纜範圍。組裝後，再評估受載幾何與密封功能。
能否直接將鎖緊扭矩換算為接觸壓力？
從鎖緊扭矩換算載荷，需要建立螺紋摩擦、幾何與閉合機構的模型。平均接觸壓力則以所得法向載荷及其對應接觸面積計算。我會採用有獨立依據的載荷資料或針對所選組件驗證過的模型，並依產品安裝說明執行鎖緊。
為什麼開口直徑減少 5% 會造成更大的面積縮減？
圓形面積與直徑平方成正比。直徑縮減至原值的 95%，面積會保留原值的 90.25%，也就是縮減 9.75%。這個結果描述的是開口幾何；密封材料的變形也取決於其外側邊界、長度及可移動空間。
來源與技術參考資料
- NIST —《SI 指南》第 4 章：SI 單位的兩類與 SI 前綴，查閱日期：2026-10-28。
- ASTM D395-18(2025) — 橡膠特性標準測試方法－壓縮永久變形，查閱日期：2026-10-28。
- IEC 62444:2010 — 電氣裝置用電纜密封接頭，查閱日期：2026-10-28。