o型圈,勝盛橡膠,o型圈 丁晴2mm

淺談滾動(dòng)軸承的密封

 摘　要：如果滾動(dòng)軸承的密封性能不好，就會(huì)導(dǎo)致灰塵、水分和雜物侵入軸承內(nèi)，并致使?jié)櫥瑒┑牧魇?。從而產(chǎn)生零部件的磨損，同時(shí)由于潤(rùn)滑劑的泄漏進(jìn)而造成環(huán)境污染和產(chǎn)品污染。本文僅從接觸式密封、非接觸式密封、機(jī)械密封和混合式密封來分析滾動(dòng)軸承的密封原理和效果，旨在實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承良好的密封性能。

　?。簼L動(dòng)軸承；接觸式密封；非接觸式密封；機(jī)械密封；混合式密封

　　軸承是支承軸頸的部件，有時(shí)也用來支承軸上的回轉(zhuǎn)零件，o型圈，它是機(jī)械中重要的組成部分。滾動(dòng)軸承具有摩擦力矩小，易起動(dòng)，載荷、轉(zhuǎn)速及工作溫度適用范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械中應(yīng)用非常廣泛。由于滾動(dòng)軸承是精密的部件，所以一定要保證其密封裝置的可靠性。否則，就會(huì)給生產(chǎn)和管理帶來很大的隱患。

　　1　接觸式密封

　　即在軸承蓋內(nèi)放置軟材料與轉(zhuǎn)動(dòng)軸直接接觸而起到密封作用。這種密封由于密封件與配合件直接接觸，在工作中摩擦較大，易造成潤(rùn)滑不良，接觸面易磨損，從而導(dǎo)致密封效果與性能下降。因此，多用于中、低速的情況，同時(shí)要求與密封件接觸處軸的表面硬度大于40HRC，表面粗糙度Ra＜0.8μm。

　　1.1氈圈密封

　　在軸承蓋上開出梯形槽，將矩形剖面的細(xì)毛氈放置在梯形槽中與軸接觸，或用壓蓋軸向壓緊，使氈圈受壓縮而產(chǎn)生徑向壓力抱在軸上，從而達(dá)到密封目的。這種密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但密封效果差，且不能調(diào)整，磨損較嚴(yán)重，o型圈 丁晴2mm，主要用于軸頸的圓周速度ν＜4-5m/s，工作溫度＜90℃的脂潤(rùn)滑場(chǎng)合。

　　1.2皮碗密封

　　在軸承蓋中放置一個(gè)密封皮碗（皮碗是用耐油橡膠等材料制成的）直接壓在軸上。為增強(qiáng)密封效果，用一環(huán)形螺旋彈簧壓在皮碗的內(nèi)圈，使皮碗內(nèi)圈與軸有較嚴(yán)密的配合，密封效果比氈圈密封為好，適用于軸頸的圓周速度ν＜6-7m/s的脂潤(rùn)滑或潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，缺點(diǎn)是皮碗橡膠易硬化和易于磨損。使用時(shí)須注意皮碗密封凸緣的方向，如果為了防止漏油，則皮碗凸緣應(yīng)向著軸承，如果要防止雜質(zhì)侵入，則皮碗凸緣應(yīng)背向軸承，要求高時(shí)可成對(duì)使用。

　　1.3密封圈密封

　　密封圈常用皮革、塑料或耐油橡膠制成，可以根據(jù)需要做成不同的剖面形式。O形密封圈剖面為圓形，依靠本身的彈力壓在軸上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便。常用的還有J形和U形剖面的密封圈，它們都具有唇形的結(jié)構(gòu)。密封唇口的方向要朝向密封的部位，這一點(diǎn)與皮碗密封中凸緣的方向相似。當(dāng)溫度高、轉(zhuǎn)速大時(shí)，好密封唇口也背向軸承朝外安裝。密封圈密封效果比氈圈好，可用于脂和油潤(rùn)滑的密封。為提高密封效果，軸頸與密封圈接觸處好經(jīng)過表面硬化并磨光或拋光，以增強(qiáng)耐磨性。

　　1.4骨架密封

　　我們常說的骨架密封，即是皮碗密封的改進(jìn)，為提高皮碗密封的整體強(qiáng)度，在耐油橡膠里面安裝斷面為L(zhǎng)型、整體為環(huán)形的金屬襯，使皮碗密封不易變形，提高使用壽命，這種密封安裝方便，使用性能較好，一般適用于軸頸的圓周速度ν＜7m/s的場(chǎng)合，目前大部分離心泵軸承箱均采用骨架密封。

　　2　非接觸式密封

　　非接觸式密封的密封元件與運(yùn)動(dòng)件不接觸，且有適當(dāng)間隙。這種密封在工作時(shí)幾乎不產(chǎn)生摩擦熱，沒有磨損，故用于高速和高溫場(chǎng)合。

　　2.1間隙密封

　　間隙密封是在軸與軸承蓋通孔之間留有細(xì)小環(huán)形間隙，半徑間隙為0.1-0.3mm，間隙愈長(zhǎng)愈小，密封效果愈好。為提高密封效果，可在軸承蓋孔內(nèi)開多個(gè)并列的環(huán)形槽，并在槽中填滿潤(rùn)滑脂。如果用于潤(rùn)滑油密封時(shí)，可在軸承蓋的孔壁上車出螺紋槽，欲向外泄漏的潤(rùn)滑油因螺旋輸送作用而被送回軸承內(nèi)，螺紋槽的旋向須根據(jù)軸的轉(zhuǎn)向確定。

　　2.2甩油環(huán)密封

　　油潤(rùn)滑時(shí)，可通過軸上甩油環(huán)的離心力將沿軸隙泄漏的油甩到軸承蓋的槽內(nèi)，并通過回油孔流回軸承或油池內(nèi)，其密封效果相當(dāng)可靠，為了產(chǎn)生必需的離心力，軸頸的圓周速度不得低于5-6m/s。甩油環(huán)也常用于隔離軸承內(nèi)的潤(rùn)滑脂和箱體內(nèi)的潤(rùn)滑油。

　　2.3迷宮式密封

　　這種密封的基本原理是在密封處形成流動(dòng)阻力極大的一段流道。從結(jié)構(gòu)上使靜止件與轉(zhuǎn)動(dòng)件間形成曲折的小縫隙，構(gòu)成“迷宮”。如果“迷宮”是徑向的，則軸向尺寸緊湊，但徑向尺寸較大；如果“迷宮”是軸向的，則徑向尺寸緊湊，但軸承蓋要剖分，且軸向間隙要大些，以免因軸的熱變形而卡死。迷宮式密封無論是對(duì)潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂都相當(dāng)可靠，而且速度愈大效果愈好。

　　3　機(jī)械密封

　　這種密封是由低摩擦材料制成的密封環(huán)（動(dòng)環(huán)與靜環(huán)）及壓緊彈簧等組成。動(dòng)環(huán)固定在軸上，靜環(huán)固定在壓蓋上，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)端面在彈簧壓力下互相貼合。這種密封的特點(diǎn)是動(dòng)環(huán)、靜環(huán)端面相對(duì)滑動(dòng)，摩擦及磨損集中在密封元件上，對(duì)軸沒有絲毫損傷。該密封性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，摩擦功耗小，適用范圍廣。能用于低溫、高溫、高壓、高真空、各種轉(zhuǎn)速以及各種腐蝕性、易燃、易爆、有毒介質(zhì)密封。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，成本較高。

　　4　混合式密封及設(shè)法改進(jìn)結(jié)構(gòu)

　　為了提高密封效果，可將各類密封形式混合使用。必要時(shí)，也可改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

　　如有一臺(tái)離心式鼓風(fēng)機(jī)，其軸承為雙列向心球面滾子軸承，型號(hào)為22326，采用骨架密封，規(guī)格為Φ150×Φ125×15，軸承潤(rùn)滑用普通機(jī)油L-AN32，潤(rùn)滑方式為油浴潤(rùn)滑，轉(zhuǎn)速為980轉(zhuǎn)/分。該鼓風(fēng)機(jī)自投用以來，軸承箱潤(rùn)滑油始終嚴(yán)重泄漏，為防止軸承因缺油導(dǎo)致抱軸，司爐工每天不得不頻繁加油，每年潤(rùn)滑油損失量達(dá)1000多公斤。檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，骨架密封并沒有損壞，也沒有失去彈性，軸與骨架密封接觸的表面也沒有磨損，即使選用配合過盈量較大的骨架密封，也不能解決問題。我們研究發(fā)現(xiàn)：該離心式鼓風(fēng)機(jī)泄漏的原因在于軸承具有球面圓柱形的特點(diǎn)，在鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，軸承向壓蓋側(cè)軸向甩油，且甩油量大，并有一定的沖擊力，使軸承壓蓋側(cè)不斷大量且具有一定動(dòng)能的潤(rùn)滑油，在骨架密封周圍產(chǎn)生一定的壓力。鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，因轉(zhuǎn)速不太高，骨架密封與軸之間易產(chǎn)生微小間隙，具有一定動(dòng)能的潤(rùn)滑油便順著該間隙向外滲漏，嚴(yán)重時(shí)達(dá)70滴/分。

　　根據(jù)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)軸承箱漏油原因的分析，僅靠更換骨架密封不能從根本上解決問題，所以，采用多種密封形式相結(jié)合的方法，來實(shí)現(xiàn)零泄漏。

　　首先，在原骨架密封的基礎(chǔ)上再增加一道骨架密封，并增加迷宮密封。安裝第二道骨架密封后，向內(nèi)側(cè)加工兩道環(huán)形槽，槽寬為3mm，槽深為5mm，即迷宮密封。

　　其次，用導(dǎo)油的辦法（加回油孔將油導(dǎo)回箱體內(nèi)）來解決泄漏，在這兩道環(huán)形槽之間沿徑向鉆Φ6小孔，數(shù)量為3個(gè)，圓周方向均布，再在壓蓋內(nèi)側(cè)沿軸向鉆Φ6小孔，數(shù)量也為3個(gè)，周向均布，o 型圈 密封圈，并且使軸向孔與徑向孔連通，這樣會(huì)使流向溝槽的油順著小孔返回軸承箱。

　　為了克服甩油量過大的弊病，在軸承外側(cè)與內(nèi)側(cè)骨架密封之間安裝一個(gè)擋油盤，擋油盤厚度為3mm，油盤外徑為Φ200mm，軸向套筒伸長(zhǎng)為13mm，在套筒圓周均勻鉆3個(gè)Φ4螺紋孔，用頂絲與軸固定。這樣，軸承軸向甩的油大部分落在擋油盤上而回到軸承箱內(nèi)，其余部分經(jīng)骨架密封和非接觸式密封聯(lián)合密封，返回到軸承箱內(nèi)，鼓風(fēng)機(jī)投運(yùn)后，達(dá)到了零泄漏。

　　5　結(jié)論

　　滾動(dòng)軸承已成為機(jī)械中的重要支承部件。其密封形式要考慮軸頸的圓周速度，軸承采用潤(rùn)滑劑的種類，溫度及環(huán)境條件等。某些情況，還可改造結(jié)構(gòu)來解決密封問題。總之，在工程設(shè)計(jì)上常常是根據(jù)軸承工作狀況和工作環(huán)境對(duì)密封程度的要求，運(yùn)用各種密封形式，既要采用經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，又要保證密封裝置的可靠性。

低噪音密封軸承做的再好，沒有潤(rùn)滑脂也是扯淡！

對(duì)于密封軸承，在生產(chǎn)時(shí)就已經(jīng)充填了適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂;對(duì)于開式軸承使用中也在主機(jī)中設(shè)置了密封裝置，以防潤(rùn)滑脂的泄漏。

　　這就有一個(gè)向軸承中注入多少潤(rùn)滑脂為好的問題。

　　注脂量過少，易造成缺脂或干摩擦，影響壽命。注脂量過多則會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑脂的大量泄漏，既污染環(huán)境，又造成浪費(fèi)。由此可見，向軸承中注入潤(rùn)滑脂的量是在能保證軸承的充分潤(rùn)滑的前提下越少越好。

　　國(guó)外低噪聲密封軸承用潤(rùn)滑脂大致分三類：通用低噪聲電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂，低溫高速軸承潤(rùn)滑脂，高溫長(zhǎng)壽命低噪聲軸承潤(rùn)滑脂。

　　1.通用低噪聲電機(jī)軸承潤(rùn)滑脂

　　在軸承行業(yè)中，這種潤(rùn)滑脂的應(yīng)用量大，約占總用脂量的70%。由于這類潤(rùn)滑脂選用了纖維柔軟、容易過濾的鋰皂做稠化劑，使用礦物油為基礎(chǔ)油，很容易滿足中低檔軸承降低振動(dòng)值的要求。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有良好的泵送性，o型圈，無論是機(jī)械加脂，還是手工涂脂，都簡(jiǎn)便易行。而且，該潤(rùn)滑脂的價(jià)格低廉，可以大大降低軸承成本。但是，由于使用了礦物基礎(chǔ)油，使這類潤(rùn)滑脂在除銹和防銹性能以外的一些理化指標(biāo)上大打折扣。如軸承壽命只能達(dá)到200小時(shí)，起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)力矩在-20℃測(cè)試時(shí)就有困難。該類潤(rùn)滑脂使用溫度一般為-20～120℃，當(dāng)在150℃以上高溫使用時(shí)，會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)油蒸發(fā)過快，流失嚴(yán)重等現(xiàn)象，大大縮短軸承使用壽命。

　　2.低溫高速軸承潤(rùn)滑脂　

　目前，使用精密軸承的設(shè)備日趨精細(xì)化，促使軸承所用的潤(rùn)滑脂必須具有以下性能：

　　(1)具有和軸承同樣的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命，盡量延長(zhǎng)維護(hù)周期，縮短停機(jī)時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

　　(2)在dn>5×105的高速下要保證電機(jī)溫升低，不甩油，從而降低功耗，保護(hù)電機(jī)。

　　(3)其雜質(zhì)含量控制在一定標(biāo)準(zhǔn)之下，減少設(shè)備噪聲對(duì)環(huán)境的污染。

　　(4)在超低溫工作條件下保證軸承起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)的靈活性，保證輸出功率小。

　　國(guó)外潤(rùn)滑脂公司選用高純度的化學(xué)合成油和一些特別添加劑，在高潔凈度的環(huán)境和設(shè)備上研制和生產(chǎn)出了低溫高速軸承用潤(rùn)滑脂。這類潤(rùn)滑脂的缺點(diǎn)是，在超過150℃使用時(shí)，隨著溫度的升高其壽命急劇下降，抗載荷和沖擊能力比較弱，應(yīng)避免在中大型軸承上使用，以防由于邊界潤(rùn)滑而產(chǎn)生燒結(jié)。

　　3.高溫長(zhǎng)壽命低噪聲軸承潤(rùn)滑脂

　　在高溫高速環(huán)境下使用的潤(rùn)滑脂應(yīng)當(dāng)具有以下特點(diǎn)：

　　(1)在高溫下不流失，即在180℃左右溫度下保持一定的稠度，不軟化。

　　(2)油脂泄漏較少。當(dāng)潤(rùn)滑脂在軸承中承受高頻反復(fù)剪切和很大的離心力作用時(shí)，潤(rùn)滑能及時(shí)回流到滾道不甩出。

　　(3)這類潤(rùn)滑脂要有一定的高溫使用壽命，在高溫下具有較好的能力，從而延長(zhǎng)軸承和相關(guān)設(shè)備的壽命。

　　(4)具有一定的靜音效果，由于高溫潤(rùn)滑脂的纖維一般硬度較大，所以在軸承噪聲測(cè)試中的靜音性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如鋰基潤(rùn)滑脂。

　　高溫長(zhǎng)壽命潤(rùn)滑脂一般分為兩種，一種是復(fù)合鋰基潤(rùn)滑脂，其高溫性能較好，但由于其稠化劑結(jié)晶中低分子酸的加入，使其纖維的硬度增加較大，在軸承中表現(xiàn)為振動(dòng)性能較差。但通過控制其聚合度，得到一類分子量分布均勻的生成物，將這類生成物用特別的方法分散于基礎(chǔ)油中，便制成了另一種噪聲性能和高溫性能同樣優(yōu)良的潤(rùn)滑脂。這種潤(rùn)滑脂的平均滴點(diǎn)大于250℃，使用溫度可達(dá)200℃左右，其稠化劑結(jié)晶中不含有金屬離子，纖維硬度較小，噪聲性能很好。同時(shí)，由于其基本化學(xué)成分之間所具有的熱耦合效應(yīng)，從而減少高溫油脂。這種高溫高速低噪聲潤(rùn)滑脂中不含有任何可以引起催化和氧化作用的金屬離子，并含有豐富氮氧原子的稠化劑，所以，軸承使用壽命和音質(zhì)都比較好。