滾動(dòng)軸承密封化是使機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單化、輕量化的必要條件之一。目前，密封軸承結(jié)構(gòu)、技術(shù)性箭指標(biāo)、評(píng)定方法在國(guó)際上尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但各自都擁有自己傳統(tǒng)密封結(jié)構(gòu)，并不斷的完善和開發(fā)新的結(jié)構(gòu)，特別是密封圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為重要。因?yàn)樵诿芊廨S承中，密封圈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接影響了密封軸承的性能，所以要提高密封軸承的性能，首先要對(duì)密封圈的結(jié)構(gòu)提出最佳設(shè)計(jì)。由此，本文提出了一種較為合理的新型密封圈的設(shè)計(jì)，下面將討論這種密封圈的設(shè)計(jì)思想和優(yōu)點(diǎn)。
一、設(shè)計(jì)思想
是在普通雙唇密封圈基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。對(duì)于一般非接觸式密封軸承來(lái)說(shuō)，內(nèi)圈都要開槽以增加其密封效果;而新型密封圈的設(shè)計(jì)是內(nèi)圈不開槽。這樣，一方面簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝，降低成本， 另一方面也提高加工精度和密封間隙精度. 還可以避免滾道側(cè)擺對(duì)密封性能的影響。因此，既提高防塵性能和密封效果， 又降低了軸承的噪音振動(dòng)。同時(shí)，利用擋邊作密封面， 便于內(nèi)圈通用。至于軸承的密封性能，是靠密封圈的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。總的說(shuō)來(lái)，密封圈設(shè)計(jì)要考慮密封圈的定位、密封圈與內(nèi)外套圈的配合、壓縮量以及密封唇的長(zhǎng)度和內(nèi)側(cè)傾角等。針對(duì)這些情況，本文將密封圈分為外唇、內(nèi)唇和骨架8個(gè)部分來(lái)考慮.
1.外唇設(shè)計(jì)
外唇就是外經(jīng)唇部，也叫安裝唇。如圖2所示，就是外唇與外圈密封槽配臺(tái)圖。這里密封圈安裝唇的配合主要靠軸向和徑向壓縮及彎曲彈性變形的彈力來(lái)定位。由于過(guò)盈量大，所以這樣定位牢固可靠. 而且提高了密封圈的剛度和保證密封槽的密封性，結(jié)構(gòu)中R2用來(lái)調(diào)節(jié)在稍大的壓縮量下使之裝配容易。同時(shí)，可以消除在裝配耐用力過(guò)大。可能出現(xiàn)的密封圈變形。及出現(xiàn)不同心性等的弊病。使密封圈處于穩(wěn)定狀態(tài)。R1的半徑與外圈槽半徑相同，這就完全擬合了外圈槽的形狀，使裝配后的密封圈與外圈無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)， 也防止?jié)櫥G從外圈密封槽中漏出。增加了密封效果。A1可以使?jié)櫥瑒┗亓鲿惩?，又能使骨架與密封圈牢固粘在一起這樣， 整個(gè)密封圈的外唇設(shè)計(jì)就趨于完美。另外， 外圈上密封槽的設(shè)計(jì)也有改進(jìn)。用2個(gè)圓弧代替以前的梯形槽。如圖8a、b所示。目前設(shè)計(jì)槽 。與密封圈相同，使之?dāng)M合性好。 的設(shè)計(jì)可使槽便于加工，容易退刀，增加刀具壽命， 同時(shí)又減少密封圈在裝配時(shí)用力過(guò)大而產(chǎn)生變形。用圓弧槽代替梯形槽。還有效地防止應(yīng)力集中現(xiàn)象。這樣在整個(gè)密封圈的設(shè)計(jì)上，既考慮了密封效果。又考慮了裝配、定位等一些重因素。
2.內(nèi)唇設(shè)計(jì)
內(nèi)唇就是密封唇。_如圖4所示。在整個(gè)密封圈設(shè)計(jì)中內(nèi)唇設(shè)計(jì)最為重要 在設(shè)計(jì)非接觸軸承密封圈時(shí)，必須考慮到其應(yīng)有良好的存脂和密封作用。其密封原理為間隙密封和壓差密封。這從泄漏量公式可以看出其關(guān)系，其公式為：
從上可以看出，間隙密封的回隙越小，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，密封效果越好。但在設(shè)計(jì)時(shí)，密封間隙過(guò)小，會(huì)由于形位誤差引起尺寸不穩(wěn)定性，使配合部位有接觸，增大摩擦力矩，甚至產(chǎn)生過(guò)熱，密封間隙過(guò)長(zhǎng)，又會(huì)使密封圈與保持架發(fā)生干涉，影響周轉(zhuǎn)。針對(duì)這種情況，對(duì)以往的雙唇密封圈作了改進(jìn)，使密封唇的一面壓在保持架下面，達(dá)到增加密封唇長(zhǎng)度的目的。其長(zhǎng)度計(jì)算公式為;
對(duì)減少密封唇與擋邊問(wèn)的間隙，是通過(guò)壓差密封來(lái)實(shí)現(xiàn)的。從泄漏公式中還可看出， 同心度越好、壓差越小， 則密封效果越好。但是，隨著軸承運(yùn)轉(zhuǎn)，溫度升高，壓差越來(lái)越大，這樣密封效果不好。為了解決這個(gè)問(wèn)題，其密封唇設(shè)計(jì)成如圖5所示那樣和用其壓力差， 使密封唇產(chǎn)生自鎖， 出現(xiàn)過(guò)渡密封，選到提高軸承密封效果的目的。如周5中 、B、C8點(diǎn)設(shè)計(jì)成弱點(diǎn) 點(diǎn)既是弱點(diǎn)又是旋擺點(diǎn)，在壓差作用下左右擺動(dòng)。 C8點(diǎn)都很容易彎曲，在壓差下容易調(diào)節(jié)。
這樣，在軸承開始啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑劑充滿問(wèn)隙并粘附在密封圈和內(nèi)圈上，起到脂密封作用。在軸承運(yùn)行時(shí)， 由于潤(rùn)滑劑在密封唇的內(nèi)側(cè)回流以及軸承內(nèi)部工作發(fā)熱引起內(nèi)部壓力大于外部壓力，使雙唇中的內(nèi)唇向外改變位置，從而減小密封間隙。如果受外部環(huán)境影響，外部壓力大于內(nèi)部壓力，則外密封唇同樣能通過(guò) ，C點(diǎn)向內(nèi)改變位置。減小密封間隙。產(chǎn)生的自鎖作用也可以封住外部灰塵的侵入。總之， 從泄漏量公式可以看出，泄漏量與間隙之間是3次方的正比關(guān)系， 因此，只要通過(guò)A、B、C3點(diǎn)的調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)拈g隙，使密封唇處于半接觸的過(guò)渡密封狀態(tài)，那么密封效果就會(huì)達(dá)到最佳。既使密封唇與擋邊有一點(diǎn)接觸，潤(rùn)滑劑也可起潤(rùn)滑作用，摩擦力矩仍然很小。此外，在密封唇中間有半徑為R5的凹槽，叫儲(chǔ)存空間。當(dāng)潤(rùn)滑脂通過(guò)間隙流到R8處，由流體力學(xué)可知，通路截面積大時(shí)，速度明顯減慢 由此可緩和潤(rùn)滑劑的泄漏。同時(shí)，由于脂的粘著作用使密封圈與內(nèi)圈擋邊表面上存留潤(rùn)滑脂。在內(nèi)圈一轉(zhuǎn)動(dòng)圈/密封圈一靜圈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，存留的脂被分為兩部分。被分成兩部分脂中間為空氣間隙(也稱為斷裂間隙)，具有微小空氣間的兩部分潤(rùn)滑脂， 可以起良好的密封作用。而實(shí)際上，凹槽和雙唇相當(dāng)于3層迷宮密封。而且外部灰塵侵入時(shí)，被存在槽中的脂捕獲，在內(nèi)外壓差交替時(shí)排出，達(dá)到防塵效果。由此可見，采用此種密封唇不但密封性好， 防塵性好，而且摩擦力矩小， 溫升低， 壽命長(zhǎng)。
3. 量架設(shè)計(jì)
骨架設(shè)計(jì)由以往的鈍角(周68)改為現(xiàn)在的直角(周8b)這樣，在I處的密封外形就有個(gè)傾角，既可以使粘接性好，又可以使?jié)櫥瑒┰贏處有很好的回流。在b處又增加了小彎角，達(dá)到增加強(qiáng)度和粘接性
二、小 結(jié)
綜上所述， 新型密封圈的設(shè)計(jì)合理， 有良好的密封性能。當(dāng)然， 由于這種密封圈還未得到大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此有的地方只能定性地分析，就目前來(lái)說(shuō)，新型橡膠密封圈有 下優(yōu)點(diǎn)：
(1)由于內(nèi)圈不開槽， 既簡(jiǎn)化工藝，提高精度， 又使內(nèi)圈通用。
(2 )有良好的密封性和防塵性。
(3 )外圈密封槽光滑。無(wú)第中應(yīng)力，且加工方便， 刀具壽命長(zhǎng)。
(4 )裝配容易。
(5)摩擦力矩小，摩損小。
(6 )溫升低、壽命長(zhǎng)。