摘　要：針對全密封特大型軋輥軸承傳統密封結構存在的問題，改（gǎi）進了密封組（zǔ）件的結構，並探討（tǎo）了密封圈主要結構參數的選取。改進後擋邊的厚度大大減小，而且（qiě）保持架小端可以向密封方向延伸，大大（dà）釋放了滾子可利用的空間，使軸承的整體結構更（gèng）加緊湊，軸（zhóu）承的承載能力、使用壽命和潤滑性能（néng）得到了有效提高。
　　關鍵詞：四列圓錐滾子（zǐ）軸承；軋輥軸承；密封結構；改進
　　潤滑劑能夠為軋輥軸承的滾道和滾動體之間提供充分的保護，帶走軸承運動中（zhōng）產生的熱量。而密封的作用是防止潤滑劑泄（xiè）漏或外（wài）部雜質（zhì）、水分等有害物質侵入。潤滑劑泄漏會導致軸承潤滑不良、摩（mó）擦磨損加劇、發熱（rè）並（bìng）汙染環（huán）境等。外部雜質侵入會引起軸承工作（zuò）表麵的磨粒磨（mó）損、壓痕等損傷，從而影響軸承的運轉精度；雜（zá）質中的硬質顆粒物還是影響（xiǎng）軸（zhóu）承疲勞壽命的重要因素之一。水和有（yǒu）害物（wù）質侵入則（zé）是造成軸承零件腐蝕（鏽蝕）、潤滑劑變質的主要（yào）原因（yīn）。
　　1　密封結構的現狀（zhuàng）及存在問題
　　如今，全密封結構的軋輥軸承已被各鋼廠廣泛采用，常（cháng）用的結構如圖1所示。密封圈安裝在獨立（lì）的軸承擋圈上，可以與擋圈一起（qǐ）進行安裝和（hé）拆卸，減小了軸承拆卸維護時對密封結構的損壞。
　　目前（qián）帶密封（fēng）的軋輥軸承一般都采用金屬骨架背部掛膠（或包膠）的密（mì）封結構（圖2a）。金屬骨（gǔ）架能夠為密封部位提供良（liáng）好的強度支撐。密封部位由主（zhǔ）、副密封唇組成。主密封唇依靠自（zì）緊彈（dàn）簧（huáng）和自身過盈量對軸承內圈產生一定的軸向抱（bào）緊力，隔絕外（wài）部有害物質侵入和阻止（zhǐ）內部潤滑劑（jì）的泄漏;彈簧能夠保證唇部與內圈的隨（suí）動（dòng）性，對主密封唇內徑因磨（mó）損變（biàn）大造成的過盈量不足進行補償；副密封唇與內圈采用小間隙配合，能夠承受潤滑劑因軸承啟動或溫度升高而產生的向外衝擊，並與主密封唇共同形（xíng）成供密封組件自潤滑用的（de）儲油腔。
　　目前國內普遍采用的密封結構如圖2a所示，其密封結（jié）構存在著一（yī）些不足。首先，在軸承安（ān）裝空間一定的情況下，密封圈的鋼製骨架占用空（kōng）間較大，壓縮了滾子的可用空間，減小了滾（gǔn）子與滾道之間的接觸麵積，導致軸承承載能力（lì）下降，進而影響軸承壽命。其次（cì），密封圈的安（ān）裝效果難（nán）以保證，而且使用中易出現鬆動現象。根據密封結構（gòu）使用工況及存在問題，在（zài）無法額外增（zēng）加軸承外形尺（chǐ）寸的情況下，對密封（fēng）結（jié）構進行了改進。
　　2　密封結構的改進
　　傳統的直（zhí）角骨架密封，軸向尺寸大，空間利用率低。改進後的（de）密（mì）封結構（gòu）如圖（tú）2b所示，改進後擋邊的厚度大大減（jiǎn）小，而（ér）且保持架小端可以向密封方向延伸，這樣大大釋（shì）放了滾子的可利用空（kōng）間，使軸承（chéng）的整體結（jié）構更加緊湊。這（zhè）對於提高潤滑效果和增加軸承承載能力十分有利。
　　如圖2所示，傳統軋輥軸（zhóu）承的密封組件安裝到位後，需要在擋圈（quān）預留凹槽部位鑿印，通（tōng）過擋圈邊緣變形將密封圈卡緊，但是變形程度難以控製。變形過大，會損壞密封圈;變形過小將（jiāng）導（dǎo）致密封圈無法（fǎ）卡（kǎ）緊，出現密封圈鬆脫或者傾斜現象。這都（dōu）可能導致軸承進水或潤滑劑泄漏。結構改進後，借助軸承箱對軸承擋圈的軸（zhóu）向壓緊力，使（shǐ）擋圈將密封（fēng）圈（quān）壓緊（jǐn）固（gù）定在正（zhèng）確的工作部位，從而使得密封圈不易鬆動，密封效果更好，並且（qiě）拆裝方便。
　　為了更明顯地（dì）比較改進前、後密封結構對軸承承載性能的影響，對（duì）改進前（qián）、後軸承的基本額定動（dòng）載荷和L10壽命進行了對比。根據GB/T 6391-2003中的計算式（shì），原軸承的基本額定動載荷為4850kN；改進後軸承基本額定動載（zǎi）荷為6160kN，相當於原載荷的1.27倍。改進（jìn）後軸承的計算壽命能夠達（dá）到改進前軸承壽命的2.2倍。
　　3　密封圈尺寸參數設計（jì）的探討
　　主（zhǔ）、副密封唇尺寸、角度的設計是（shì）影響密封性能和耐磨性能（néng）的關鍵因素，不合理（lǐ）的過盈量、彈簧強度、唇部尺寸與角度等都可能無法（fǎ）實現（xiàn）良好的密封（fēng）效（xiào）果，甚至會導致密封圈和軸承的早期失（shī）效。因（yīn）此需對其的關鍵尺寸設計進行探討。密封圈的主要參數如（rú）圖3所示。
　　3.1 彈簧（huáng）中心相對主唇口位置
　　由於彈簧中心相對主唇口的位置（zhì）尺寸R的存在，使彈簧對主密封唇徑（jìng）向（xiàng）收緊時，主密封唇會發生順時針的小角度（dù）翻（fān）轉，減小後的β角改善了密封唇口與內圈接觸時的應力集中，油膜薄且楔形分布在密封內側，因此具有（yǒu）良好的耐磨性和密封（fēng）效果。經過多次（cì）試驗和調（diào）整，認為（wéi）R值取0.5時效果Z為理想。
　　3.2 密封唇唇角（jiǎo）的選取
　　主唇口部位的（de）前、後唇角（圖3中（zhōng）α，β角）是影響軸承密封效果（guǒ）的關鍵因素之一。由文獻[1]可知，前、後唇角的差值對密封圈的泵吸效應（yīng）有（yǒu）很大影響。當差值為15°～25°時防水防（fáng）泄漏功能Z為理想。經過多次試驗驗證，把α定為40°，把β定為25°。在主（zhǔ）唇口內側增加60°的斜角θ有利於提高密封效（xiào）果，改善唇（chún）口潤滑條件。
　　副唇的作用主要（yào）是防止內部潤滑劑泄漏，所以（yǐ）多采用小間隙配合。φ取45°時，副唇的密封效果較好。
　　3.3 主唇過盈量和彈簧的選擇
　　主唇過盈量（圖3中b），即密封圈的密封唇在自緊彈簧和唇口收縮力共同作用下唇口與軸承內圈的尺寸（cùn）之差，是（shì）密封圈Z重要的參數之一（yī）。合理的過盈量是密封圈具有良好性能的必要條件（jiàn），它可以產生徑向力，並（bìng）對軸的偏心和唇口（kǒu）的磨損進行補（bǔ）償。如果過盈量不足，會造成密封強度不夠，無法與內圈表麵形成良好的配合（hé），對汙物和油脂的隔離作用相應減弱;過盈量如果選擇過大，則密封（fēng）唇與軸承（chéng）內圈（quān）的接觸應力變大，過（guò）大的應力會使唇口下的油膜失效，導致內圈與唇產生劇烈（liè）的摩擦，加劇磨損。經過大量的試驗和總結得出的經驗值為：套圈直（zhí）徑在400～600mm時過盈量取1.3～1.9mm，鋼絲直徑取0.4～0.7mm，彈簧中徑取2.5～4.5mm，此時密封效果Z理想，密封唇口對套圈（quān）抱緊力可以滿（mǎn）足（zú）要求（qiú）。彈簧長度可按裝入後拉長3%～4%來計算（suàn）。
　　3.4 主唇口後表麵的回（huí）流紋設計
　　如圖4所示，主唇口後表（biǎo）麵加工的螺紋線、波紋、三角凸塊等有規則花（huā）紋，稱為回流紋。它（tā）可以使潤滑劑（jì）產生動壓回流（liú）效應，有效阻止潤滑劑的泄漏，提（tí）高自潤滑性能。
　　4　結束語
　　通過對密封組件結構的改進與優化，使軋輥用全密封四列圓（yuán）錐滾（gǔn）子軸承的承載能力和計算壽命得到了顯著提高，並能夠更有效阻止冷卻水（shuǐ）、粉塵、金屬異物等有害物質的侵入，對軸承內部的潤滑劑（jì）起到理想的密封作用。
　　參考文獻：
　　[1]王寶森.油封唇口壓（yā）力大小及分布的有限元分析[J].特種橡膠製品,2007(4):39-42.