提高微小型球轴承密封性能增强国产轴承竞争力（2）

影响密封轴承密封性能因素分析

　　
1997、1999年两次国家监督抽查试验，针对密封轴承产品质量问题较多的情况，国家轴承质量监督检验中心曾两次举办了密封轴承专题研讨会。针对密封轴承主要问题进行分析研讨，提出改进措施，洛阳轴承研究所产品开发部设计人员介绍密封轴承国内外发展概况及密封轴承的设计，试验研究人员分析试验中发现的问题，生产企业介绍密封轴承生产的成功经验。由于各方面的重视，生产企业对自身的不断改进，使得本次检验产品质量有所提高。主要表现在①没有再发现轴承代号标准与轴承实物不符合现象。②没有出现试验8套轴承全部黑脂，无法计数现象。③密封结构的选择，无论是接触式或者是非接触式，近两次都没有发现直台型结构。
　　
1．密封结构
　　目前密封轴承的结构大致分四种：
　　A型：内圈有槽，密封圈双唇；
　　B型：内圈有槽，密封圈单唇。
　　C型：内圈无槽，密封圈双唇；
　　D型：内圈无槽，密封圈单唇。
　　
参加本次减振降噪密封性能的18家试验样品，只有A、B、D型，没有C型结构。采用内圈有槽，密封圈为双唇或单唇结构的较多，除2家金属防尘盖轴承之外，16家是橡胶密封圈。采用内圈有槽，密封圈为单唇的B型结构有6家。内圈无槽，单唇的D型结构有3家。在密封结构改进方面有些企业做了很多研究工作，通过近几年大量的试验结果表明，内圈有槽，密封圈双唇的结构密封性能较优越，其次是有槽的单唇结构。因为它的密封曲径尺寸长，无论是轴承内部润滑脂的漏出，还是外部尘埃的侵入，都必须经过一个较长的密封曲径，因此有效地提高了密封效果。但是密封槽的加工要求精度高，增加了加工难度，加大了成本，内圈无槽密封结构，加工较简单，工序少，如果精度能保证，密封间隙过盈控制的好，也能取得较好的密封效果。从这次试验结果看，单从密封结构讲，内圈有槽式比无槽式密封性能好，内圈有槽试验13组，合格9组，合格率为69.2%，内圈无槽试验3组合格1组合格率为33.3%。密封圈双唇比单唇密封性能好，密封圈双唇试验7组合格6组合格率85.7%，单唇试验9组合格4组合格率为44.4%，无槽单唇结构密封效果更差。


表4、监督抽查与减振降噪不同密封结构试验基本情况
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结构 试验批次 批次合格率（%）
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内圈 密封圈 （组） 防尘 漏脂 温升
有槽 双唇 18 94.4 77.8 100


单唇 17 70.6 70.6 100
无槽 双唇 28 39.3 60.7 96.4
单唇 18 16.7 27.8 100
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无论是采用内圈有槽或者无槽式密封轴承，密封圈内径唇口双唇比单唇密封性能好，因为双唇结构有前后两处接触唇缘（或间隙密封）和一处空间润滑槽构成，起双重保护作用，两唇之间的脂槽与内圈构成压力缓冲室和润滑脂的储存室，有着阻滞润滑脂泄露的作用，从轴承内部漏出的脂或侵入轴承内部的灰尘介质，可存于环槽内，形成脂环，增加了密封效果。
　　
2．密封轴承密封间隙与过盈量
　　密封轴承结构形成奠定了密封轴承性能的基础，而密封轴承的间隙或过盈量控制又是影响密封性能又一重要因素。
　　
行业八十年代搞的密封轴承优化设计结构，基于当时的生产加工水平选定一些密封结构，经过多年的试验验证，不失为一种加工较简便的密封轴承结构形式，如果加工精度保持较好，密封圈的质量控制较好，密封间隙选定适当的话，其密封性能较好。曾经有过几次，开始按优化设计选取密封间隙，经试验防尘、漏脂性能都不稳定。后经过改进只压缩密封间隙至原设计的一半，经过试验，其结果较理想。试验表明，在保证密封圈与轴承内圈同轴度较好的前提下，密封间隙适当压缩，其密封性能会明显提高。
　　
对接触式密封轴承，其过盈量要选择适当，过盈量合适，即可保证良好的密封效果，又不至于轴承温升太高，摩擦力矩过大。如果只出于提高密封效果考虑，一味加大过盈量，不仅会增大摩擦力矩，而且温升加剧。如2000年国家质量监督抽查中有一企业轴承的产品，用手转轴承外圈基本转不动，在振动仪上测振，摩擦力矩较大，致使振动仪皮带打滑，只能去掉密封圈测振动，在试验温升试验过程中，轴承外圈温度在90多度，温升高达65℃多左右。漏脂试验中，由于磨擦力矩大的原因，导致密封圈和内圈一起转动，润滑脂从密封圈外径与外圈密封槽处发生泄漏。最终导致密封轴承性能试验不能满足要求。
　　
3、密封轴承加工精度
　　密封轴承加工比一般开式深沟球轴承复杂，不仅仅是增加了工序，还要对密封槽的尺寸精度、形位精度，内、外径倒角，内、外沟槽位置和对端面的平行度（沟摆）等进行比较严格的控制。
　　
轴承密封槽尺寸精度，形位精度要求较严，外圈密封槽起固定密封圈作用，内圈密封槽起保证配合间隙或过盈作用，生产过程中，密封槽一般是用车成型，槽的精度靠成型刀具保证，槽的尺寸靠样板控制。在车槽前增加双端面软磨工艺，保证槽的定位准确，如果在车加工前忽视对形位尺寸精度严格控制，致使密封槽宽窄不一，有深有浅，圆度、同轴度误差过大，内外圈密封槽轴向错位，不在同一平面内。轴承装配后，密封圈固定不牢，产生转动、间隙、不均匀，轴承运转时产生轴向窜动等等，都将严重影响密封轴承的密封性能。轴承内圈外径倒角对密封性能影响也很大，轴承内圈外径（或槽）与密封圈内径唇口配合来保证密封效果，密封圈唇口尺寸窄，如果内圈外径倒角大，轴向方向密封尺寸减少，密封圈外边唇口起不到密封作用，使密封效果受到影响，因此轴承内圈外径倒角应严格控制。
4、橡胶密封圈
　　属于密封圈的质量问题主要表现在以下几个方面：
　　①密封圈内外径同轴度误差大，内径椭圆，与轴承装配后间隙或过盈不均匀。②密封圈唇口有的弹性好，有的弹性差。③密封圈唇口毛刺大，唇也不平整，唇口有缺陷，部分唇边被切掉。④密封圈翘曲变形。⑤外观不好，分膜面溢胶未修整，有气泡等。骨架橡胶密封圈是密封轴承中用量最大的，其材质、精度对密封轴承的密封性能有很大的影响，因为轴承试验或使用过程中，其内部压力和温度高于外部的压力和温度，密封圈特别是唇口要承受较大的压力，如果强度和弹力不够，唇口会外翘变形，所以密封圈的骨架要有良好的刚性，橡胶要均匀，物理性能符合要求，要有一定的硬度和弹性，与骨架粘接要牢固，结构形状和尺寸精度要符合要求。
　　
5．润滑脂
　　（1）润滑脂的选择 密封轴承中的润滑脂功能是保证密封轴承有足够的润滑，可以根据使用场合，使用条件进行选择，一般要求有以下特点：①良好的稳定性和流动性，良好的温度特性，良好的降振、降噪性，良好的清洁度及防锈，防水耐湿性等。
　　
（2）润滑脂的填量 密封轴承中润滑脂的填量对三项密封性能和轴承的使用寿命的影响都很大。填脂量少，对三项密封性能有利，但是使用中容易造成润滑不良，导致轴承早期失效，影响到寿命可靠性。填脂量过多，轴承腔内几乎充满脂，运转中达到饱和状态后，多余的脂在受到挤压情况下全部漏出。实际上轴承在工作中，特别是高转速下工作，轴承大部分润滑脂被挤在密封圈，外套圈挡边和保持架上，轴承的动空间几乎没有脂，脂全在静空间。轴承的润滑不是靠润滑脂进入滚道，而是靠从脂中析出的基础油进行润滑。因此从寿命和性能综合考虑，密封轴承的最佳填脂范围是25~40%。
　　
密封轴承的填脂量对防尘影响是随着填脂量的增大，灰尘侵入量也增多，防尘性能降低。当填脂多时，轴承腔内饱和后，漏出的脂一般粘附在密封圈与内圈之间密封部位的外侧，外界灰尘粘附在漏出的脂上，随着轴承运转时产生的轴向窜动，使部分已经粘附灰尘的脂吸入轴承内部，随着填脂量增多，漏脂量也增多，侵入轴承腔内的灰尘也越多，其防尘性能也越差。对温升性能也是一样，由于温升主要是轴承本身滚动发热及滚动体，保持架搅拌，润滑产生的沾滞阻力的综合反映，当转速一定时，填脂量越多，搅拌阻力越大，温度就越高。
　　
（3）填脂方式与均匀性 封轴承如果填脂不规范，脂的分布不均匀对其密封性能也有很大的影响。填脂方法不科学，不严格，注脂机精度达不到要求，没有定期抽查填脂量，造成轴承内部脂的分布不均，即使填的量不多，也会出现局部饱和造成局部大量漏脂。有些厂家同一批生产的产品，注脂量相差甚多，比如此次试验中有一组6202-2RS轴承，标准规定填脂量的范围是0.4~1.0g，占轴承内部空间容积的20~50%，可该批轴承实际填脂量范围是0.384~1.431g，占空间容积的19~72%，填脂量相差如此之多，轴承的各项性能离散性也很大。与此相反，有些厂家的产品填脂量较均匀，象前面提到的宁波慈兴、江门、江苏鸿泰、宁波更大。从这次试验看出这几家轴承的填脂量误差在±5%之内。

　　为了使轴承腔内的脂的分布均匀，在轴承装配完成后，进行一定转速的匀脂1~3分钟，使轴承内过多的脂甩出，存留的脂分布均匀，因为大量试验表明，轴承的漏脂主要发生在运转初期，一定时间后漏脂减慢，到平衡状态后，漏脂量极少或基本不漏脂。
　　
6．工作条件对密封轴承性能的影响
　　（1）载荷 密封深沟球