黃財
（東莞市TR軸承有限公司，廣東東莞 523009）
摘 要：分析壓裝擋圈時空氣壓力造成UC216外球麵球軸承橡膠密封圈膠唇局部內翻，導致軸承旋轉力矩明顯增大的原因，並提出了解決方（fāng）法。
關鍵詞：外球麵球軸承；密封圈；旋轉力矩；空氣壓力
實際（jì）生產中（zhōng）發現一批UC216外球麵球軸承有12%的旋轉力矩嚴重超差，合格軸承的（de）旋轉力矩為（wéi）40～55N•cm，而超差品的旋轉力矩達到82～89N•cm。此外球麵球軸承的內密封為（wéi）橡膠（jiāo）密封圈，外密封為擋圈。將（jiāng）超差品的擋圈拆開後發現，橡（xiàng）膠密封圈的密（mì）封唇有一處（chù）是內（nèi）翻的，密封唇口朝內而不是正常的朝外，其直（zhí）接導致了（le）軸（zhóu）承（chéng）旋轉力矩的增加，且影響密封效果。
1 原因分析
軸承的橡膠密封（fēng）圈（quān）為手工壓裝，經查此工序不會產生密封唇內翻，導致密封唇內翻是外力造（zào）成，分析可能是壓入擋圈時（shí）產生。為此，重新裝配（pèi）了20套UC216軸（zhóu）承，先裝好橡膠密封圈，檢查沒有密封（fēng）唇（chún）內翻（fān）問題後，再壓裝擋圈。然後經檢查發現有2套軸承的旋轉力矩明顯增大，拆開這2套軸承的擋圈後（hòu），確實是橡膠（jiāo）密封圈的一處唇（chún）口內翻。這說明壓入擋圈時擋圈和密封圈之（zhī）間產生了空氣壓力，空氣壓力將一處密封唇（chún）內壓變形，內翻的密封唇擠壓內圈外徑，使軸承的旋轉力矩增加。
由於隻有約十分之一的軸承發生了密封（fēng）圈膠唇內翻，表明所產生（shēng）的空氣壓力與橡膠密封圈內唇抗彎曲（qǔ）變形能力很接近，兩者處於臨界狀態，一旦（dàn）產生的空氣壓力（lì）大於橡膠密封圈內唇抗彎曲變形能力，便發生了密（mì）封圈膠唇內翻現象。
軸承壓裝擋（dǎng）圈工裝如圖1所示。圖中，液壓壓（yā）頭（tóu）、上模、擋圈（quān）、軸承內圈和定位芯軸形成一個空腔A+B；下模（mó）、定位芯軸、軸承內圈和擋圈形成一個封閉空腔（qiāng）C。液壓衝（chōng）床壓頭下壓（yā）過程（chéng）中，當上模（mó）和擋圈越過內圈螺孔後，空腔A+B開始變為封閉空腔並Z終變為空腔A'+B'，空腔CZ終變為空腔C'。 由（yóu）於UC216為長內圈外球（qiú）麵球軸承，液壓衝床壓（yā）頭的行（háng）程相對較長，故封閉空腔的壓縮量較大（dà）。但各部件接觸麵並不是非常平（píng）整，密閉性會有（yǒu）所不同，封閉空腔內的氣壓會大小不一，壓縮氣體從擋圈與（yǔ）模具之間間隙（圖2）排出的可能性Z大。同時（shí），當（dāng）擋圈越來越接近（jìn）橡膠密封圈時，擋圈、軸承（chéng）內圈、橡（xiàng）膠密封圈（quān）和軸承外圈形成一個空腔D（圖2），此空腔不完全封閉，擋圈和外圈（quān）之間有0.6mm的間隙。擋圈以一定（dìng）的速度接近橡膠（jiāo）密封圈時，空（kōng）腔D在不斷變小，而壓縮空氣來不及從擋圈和外圈之間的間隙流出，必然產生空（kōng）氣壓力。封閉空腔A'+B'和封閉空（kōng）腔C'的空氣壓力會比（bǐ）空腔D的大很多（duō），上（shàng）模、下模分別與軸承外圈端麵接（jiē）觸後，從模具和擋圈間隙之間流出的壓縮空氣會流向擋圈和外圈之間的間隙，造成空（kōng）腔D內的空氣壓（yā）力更大，過大的空（kōng）氣壓力將橡膠密封圈（quān）的（de）密封唇內壓，造成密封唇某一處的內翻。
1.墊（diàn）板；2.定位（wèi）芯軸；3.下模（mó）；4.擋（dǎng）圈；5.橡膠密封圈；6.軸承（chéng）外圈（quān）；7.軸承內圈；8.上（shàng）模；9.液（yè）壓壓頭；10.空腔A；11.空腔A'；12.空腔B；13.空腔B'；14.空腔C；15.空腔C'
圖1 壓裝擋圈工裝結構示意圖（tú）
1.模具與擋圈之間的間隙；2.空腔D；3.擋圈與軸承外（wài）圈（quān）之間的間隙；4.模具與軸承外圈接觸麵
圖（tú）2 密封（fēng）示意圖
2 解決方法
（1）修改壓裝模（mó）具，在模具上增加排氣孔和（hé）排氣槽。如圖（tú）3所示（shì），上模在距上端麵3mm處增加2個排氣（qì）孔，在下端（duān）麵（miàn）增加4條排氣槽；下模在距（jù）定（dìng）位芯軸3mm處增加2個排氣孔，在上端麵增加4條排（pái）氣槽。排氣孔有利於空腔A、空腔B和空腔C內空氣的排出，排氣槽利於空腔D內空氣的排出，Z大限度地減少空腔D內的空氣壓力。
圖3 改進後模具
（2）增加橡膠密封圈密封唇的抗彎曲變形能（néng）力。經檢測，橡膠密封圈彈性槽外徑與密封圈內徑的間距為6.4mm，密封圈內錐孔的錐度為35°，為（wéi）提（tí）高密封唇的強度，將（jiāng）密封（fēng）圈內、外徑間距縮小為（wéi）5.8mm，內錐孔（kǒng）錐度由35°減（jiǎn）小為（wéi）28°，改進前、後密（mì）封唇形狀對比（bǐ）如圖4所示。
圖4 密封唇形狀對比
另外，橡膠的邵氏硬度對橡膠密（mì）封唇抗內翻能力產（chǎn）生影響，隨著橡膠邵氏硬度的增（zēng）大（dà），密封唇的抗彎曲變形（xíng）能力會增強。
3 結（jié）束語
（1）模具壓擋（dǎng）圈的限位通過模具與軸承外圈（quān）端麵（miàn）的接觸來實（shí）現，如果限位通過模具與軸承內圈端麵的接觸來實現，模具的外徑尺寸可做成比擋圈的外徑尺寸小，這樣（yàng）就（jiù）不需要加排氣槽，但模具的使用會受產品型號的限製，且擋圈的位置會受內、外圈的高度和內、外圈（quān）溝（gōu）位置尺寸變化的影響。
（2）液（yè）壓衝床壓頭下（xià）壓的速度（dù）越快，各空腔內的氣體的壓力會越大。經測算，現用壓（yā）頭下降速度（dù）約為45mm/s，已經滿足使（shǐ）用要求。運行速（sù）度不能太低，否則會影響生產效率。
（3）改進後，在生產過（guò）程（chéng）中，再沒發現UC216軸承橡膠密封（fēng）圈有膠唇內翻的現象。
來源：《軸承》2012年8期
