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浅谈滚动轴承的密封

 摘　要：如果滚动轴承的密封性能不好，就会导致灰尘、水分和杂物侵入轴承内，并致使润滑剂的流失。从而产生零部件的磨损，同时由于润滑剂的泄漏进而造成环境污染和产品污染。本文仅从接触式密封、非接触式密封、机械密封和混合式密封来分析滚动轴承的密封原理和效果，旨在实现滚动轴承良好的密封性能。

　　：滚动轴承；接触式密封；非接触式密封；机械密封；混合式密封

　　轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件，o型圈，它是机械中重要的组成部分。滚动轴承具有摩擦力矩小，易起动，载荷、转速及工作温度适用范围较广等优点，在机械中应用非常广泛。由于滚动轴承是精密的部件，所以一定要保证其密封装置的可靠性。否则，就会给生产和管理带来很大的隐患。

　　1　接触式密封

　　即在轴承盖内放置软材料与转动轴直接接触而起到密封作用。这种密封由于密封件与配合件直接接触，在工作中摩擦较大，易造成润滑不良，接触面易磨损，从而导致密封效果与性能下降。因此，多用于中、低速的情况，同时要求与密封件接触处轴的表面硬度大于40HRC，表面粗糙度Ra＜0.8μm。

　　1.1毡圈密封

　　在轴承盖上开出梯形槽，将矩形剖面的细毛毡放置在梯形槽中与轴接触，或用压盖轴向压紧，使毡圈受压缩而产生径向压力抱在轴上，从而达到密封目的。这种密封结构简单，成本低，但密封效果差，且不能调整，磨损较严重，o型圈 丁晴2mm，主要用于轴颈的圆周速度ν＜4-5m/s，工作温度＜90℃的脂润滑场合。

　　1.2皮碗密封

　　在轴承盖中放置一个密封皮碗（皮碗是用耐油橡胶等材料制成的）直接压在轴上。为增强密封效果，用一环形螺旋弹簧压在皮碗的内圈，使皮碗内圈与轴有较严密的配合，密封效果比毡圈密封为好，适用于轴颈的圆周速度ν＜6-7m/s的脂润滑或润滑油润滑，缺点是皮碗橡胶易硬化和易于磨损。使用时须注意皮碗密封凸缘的方向，如果为了防止漏油，则皮碗凸缘应向着轴承，如果要防止杂质侵入，则皮碗凸缘应背向轴承，要求高时可成对使用。

　　1.3密封圈密封

　　密封圈常用皮革、塑料或耐油橡胶制成，可以根据需要做成不同的剖面形式。O形密封圈剖面为圆形，依靠本身的弹力压在轴上，结构简单，装拆方便。常用的还有J形和U形剖面的密封圈，它们都具有唇形的结构。密封唇口的方向要朝向密封的部位，这一点与皮碗密封中凸缘的方向相似。当温度高、转速大时，好密封唇口也背向轴承朝外安装。密封圈密封效果比毡圈好，可用于脂和油润滑的密封。为提高密封效果，轴颈与密封圈接触处好经过表面硬化并磨光或抛光，以增强耐磨性。

　　1.4骨架密封

　　我们常说的骨架密封，即是皮碗密封的改进，为提高皮碗密封的整体强度，在耐油橡胶里面安装断面为L型、整体为环形的金属衬，使皮碗密封不易变形，提高使用寿命，这种密封安装方便，使用性能较好，一般适用于轴颈的圆周速度ν＜7m/s的场合，目前大部分离心泵轴承箱均采用骨架密封。

　　2　非接触式密封

　　非接触式密封的密封元件与运动件不接触，且有适当间隙。这种密封在工作时几乎不产生摩擦热，没有磨损，故用于高速和高温场合。

　　2.1间隙密封

　　间隙密封是在轴与轴承盖通孔之间留有细小环形间隙，半径间隙为0.1-0.3mm，间隙愈长愈小，密封效果愈好。为提高密封效果，可在轴承盖孔内开多个并列的环形槽，并在槽中填满润滑脂。如果用于润滑油密封时，可在轴承盖的孔壁上车出螺纹槽，欲向外泄漏的润滑油因螺旋输送作用而被送回轴承内，螺纹槽的旋向须根据轴的转向确定。

　　2.2甩油环密封

　　油润滑时，可通过轴上甩油环的离心力将沿轴隙泄漏的油甩到轴承盖的槽内，并通过回油孔流回轴承或油池内，其密封效果相当可靠，为了产生必需的离心力，轴颈的圆周速度不得低于5-6m/s。甩油环也常用于隔离轴承内的润滑脂和箱体内的润滑油。

　　2.3迷宫式密封

　　这种密封的基本原理是在密封处形成流动阻力极大的一段流道。从结构上使静止件与转动件间形成曲折的小缝隙，构成“迷宫”。如果“迷宫”是径向的，则轴向尺寸紧凑，但径向尺寸较大；如果“迷宫”是轴向的，则径向尺寸紧凑，但轴承盖要剖分，且轴向间隙要大些，以免因轴的热变形而卡死。迷宫式密封无论是对润滑油和润滑脂都相当可靠，而且速度愈大效果愈好。

　　3　机械密封

　　这种密封是由低摩擦材料制成的密封环（动环与静环）及压紧弹簧等组成。动环固定在轴上，静环固定在压盖上，动环与静环端面在弹簧压力下互相贴合。这种密封的特点是动环、静环端面相对滑动，摩擦及磨损集中在密封元件上，对轴没有丝毫损伤。该密封性能可靠，使用寿命长，摩擦功耗小，适用范围广。能用于低温、高温、高压、高真空、各种转速以及各种腐蚀性、易燃、易爆、有毒介质密封。但结构复杂，制造较困难，成本较高。

　　4　混合式密封及设法改进结构

　　为了提高密封效果，可将各类密封形式混合使用。必要时，也可改进结构。

　　如有一台离心式鼓风机，其轴承为双列向心球面滚子轴承，型号为22326，采用骨架密封，规格为Φ150×Φ125×15，轴承润滑用普通机油L-AN32，润滑方式为油浴润滑，转速为980转/分。该鼓风机自投用以来，轴承箱润滑油始终严重泄漏，为防止轴承因缺油导致抱轴，司炉工每天不得不频繁加油，每年润滑油损失量达1000多公斤。检修时发现，骨架密封并没有损坏，也没有失去弹性，轴与骨架密封接触的表面也没有磨损，即使选用配合过盈量较大的骨架密封，也不能解决问题。我们研究发现：该离心式鼓风机泄漏的原因在于轴承具有球面圆柱形的特点，在鼓风机运行时，轴承向压盖侧轴向甩油，且甩油量大，并有一定的冲击力，使轴承压盖侧不断大量且具有一定动能的润滑油，在骨架密封周围产生一定的压力。鼓风机在运转中，因转速不太高，骨架密封与轴之间易产生微小间隙，具有一定动能的润滑油便顺着该间隙向外渗漏，严重时达70滴/分。

　　根据对鼓风机轴承箱漏油原因的分析，仅靠更换骨架密封不能从根本上解决问题，所以，采用多种密封形式相结合的方法，来实现零泄漏。

　　首先，在原骨架密封的基础上再增加一道骨架密封，并增加迷宫密封。安装第二道骨架密封后，向内侧加工两道环形槽，槽宽为3mm，槽深为5mm，即迷宫密封。

　　其次，用导油的办法（加回油孔将油导回箱体内）来解决泄漏，在这两道环形槽之间沿径向钻Φ6小孔，数量为3个，圆周方向均布，再在压盖内侧沿轴向钻Φ6小孔，数量也为3个，周向均布，o 型圈 密封圈，并且使轴向孔与径向孔连通，这样会使流向沟槽的油顺着小孔返回轴承箱。

　　为了克服甩油量过大的弊病，在轴承外侧与内侧骨架密封之间安装一个挡油盘，挡油盘厚度为3mm，油盘外径为Φ200mm，轴向套筒伸长为13mm，在套筒圆周均匀钻3个Φ4螺纹孔，用顶丝与轴固定。这样，轴承轴向甩的油大部分落在挡油盘上而回到轴承箱内，其余部分经骨架密封和非接触式密封联合密封，返回到轴承箱内，鼓风机投运后，达到了零泄漏。

　　5　结论

　　滚动轴承已成为机械中的重要支承部件。其密封形式要考虑轴颈的圆周速度，轴承采用润滑剂的种类，温度及环境条件等。某些情况，还可改造结构来解决密封问题。总之，在工程设计上常常是根据轴承工作状况和工作环境对密封程度的要求，运用各种密封形式，既要采用经济、简单的结构，又要保证密封装置的可靠性。

低噪音密封轴承做的再好，没有润滑脂也是扯淡！

对于密封轴承，在生产时就已经充填了适当的润滑脂;对于开式轴承使用中也在主机中设置了密封装置，以防润滑脂的泄漏。

　　这就有一个向轴承中注入多少润滑脂为好的问题。

　　注脂量过少，易造成缺脂或干摩擦，影响寿命。注脂量过多则会导致润滑脂的大量泄漏，既污染环境，又造成浪费。由此可见，向轴承中注入润滑脂的量是在能保证轴承的充分润滑的前提下越少越好。

　　国外低噪声密封轴承用润滑脂大致分三类：通用低噪声电机轴承润滑脂，低温高速轴承润滑脂，高温长寿命低噪声轴承润滑脂。

　　1.通用低噪声电机轴承润滑脂

　　在轴承行业中，这种润滑脂的应用量大，约占总用脂量的70%。由于这类润滑脂选用了纤维柔软、容易过滤的锂皂做稠化剂，使用矿物油为基础油，很容易满足中低档轴承降低振动值的要求。另一个优点是具有良好的泵送性，o型圈，无论是机械加脂，还是手工涂脂，都简便易行。而且，该润滑脂的价格低廉，可以大大降低轴承成本。但是，由于使用了矿物基础油，使这类润滑脂在除锈和防锈性能以外的一些理化指标上大打折扣。如轴承寿命只能达到200小时，起动和运转力矩在-20℃测试时就有困难。该类润滑脂使用温度一般为-20～120℃，当在150℃以上高温使用时，会出现基础油蒸发过快，流失严重等现象，大大缩短轴承使用寿命。

　　2.低温高速轴承润滑脂　

　目前，使用精密轴承的设备日趋精细化，促使轴承所用的润滑脂必须具有以下性能：

　　(1)具有和轴承同样的运转寿命，尽量延长维护周期，缩短停机时间，提高劳动生产率。

　　(2)在dn>5×105的高速下要保证电机温升低，不甩油，从而降低功耗，保护电机。

　　(3)其杂质含量控制在一定标准之下，减少设备噪声对环境的污染。

　　(4)在超低温工作条件下保证轴承起动和运转的灵活性，保证输出功率小。

　　国外润滑脂公司选用高纯度的化学合成油和一些特别添加剂，在高洁净度的环境和设备上研制和生产出了低温高速轴承用润滑脂。这类润滑脂的缺点是，在超过150℃使用时，随着温度的升高其寿命急剧下降，抗载荷和冲击能力比较弱，应避免在中大型轴承上使用，以防由于边界润滑而产生烧结。

　　3.高温长寿命低噪声轴承润滑脂

　　在高温高速环境下使用的润滑脂应当具有以下特点：

　　(1)在高温下不流失，即在180℃左右温度下保持一定的稠度，不软化。

　　(2)油脂泄漏较少。当润滑脂在轴承中承受高频反复剪切和很大的离心力作用时，润滑能及时回流到滚道不甩出。

　　(3)这类润滑脂要有一定的高温使用寿命，在高温下具有较好的能力，从而延长轴承和相关设备的寿命。

　　(4)具有一定的静音效果，由于高温润滑脂的纤维一般硬度较大，所以在轴承噪声测试中的静音性能远远不如锂基润滑脂。

　　高温长寿命润滑脂一般分为两种，一种是复合锂基润滑脂，其高温性能较好，但由于其稠化剂结晶中低分子酸的加入，使其纤维的硬度增加较大，在轴承中表现为振动性能较差。但通过控制其聚合度，得到一类分子量分布均匀的生成物，将这类生成物用特别的方法分散于基础油中，便制成了另一种噪声性能和高温性能同样优良的润滑脂。这种润滑脂的平均滴点大于250℃，使用温度可达200℃左右，其稠化剂结晶中不含有金属离子，纤维硬度较小，噪声性能很好。同时，由于其基本化学成分之间所具有的热耦合效应，从而减少高温油脂。这种高温高速低噪声润滑脂中不含有任何可以引起催化和氧化作用的金属离子，并含有丰富氮氧原子的稠化剂，所以，轴承使用寿命和音质都比较好。