王能誌　林麗紅　李（lǐ）建華
（台（tái）州耀江軸承有限公司，浙江台（tái）州（zhōu）　318058）

　　摘　要：采用正交試驗法（fǎ）對特製密封圈在不（bú）同的密封間隙和密（mì）封長度下進行（háng）了密封性能試驗，定量地分析了徑（jìng）向密封間隙、軸向密封間隙、徑向密封長度（dù）和軸向密（mì）封長度對深溝球軸承的（de）漏脂性能和防塵性能的影響，試（shì）驗結果（guǒ）對提（tí）高深溝球軸承的密封性能具有實際的指導意義。
　　關鍵詞：深溝球軸承；密封圈；密（mì）封性（xìng）能；試驗
　　密封軸承已廣泛應用（yòng）於各種電機、家（jiā）用電器、汽（qì）車、摩托車、航空和航天等領域，軸承的性能、精度和壽命可靠度直接影響配套主機的質量。在一些配套主機上，密封軸承因密封性能變化可引起軸承迅速失效破壞^[1]。從某（mǒu）種意義上講，密封軸承的密封性能（néng）比疲勞（láo）壽命還重要。因此，必須研究密封軸承的密（mì）封性能，改進密封（fēng）結構設計，以提高產品（pǐn）的密封可靠性。實踐表（biǎo）明，軸承的（de）內圈（quān）外徑和密封槽與密封圈唇口之間的密封間隙大小和密封長（zhǎng）度將會影響密封性能（néng），嚴重時會產生密封失效^[2]。本文運用特製的密封模型，重點研究了內圈外徑和密封（fēng）槽與密封圈（quān）唇口之間的密封（fēng）間隙以及密封長度對密封深溝球軸承密封性能的影響，並（bìng）采用正交試（shì）驗設計方法和極差分析法對試驗結果進行分析，以探尋密封間隙和（hé）密封長度對密封深溝球軸承密封（fēng）性能影響（xiǎng）的規（guī）律，其結果將（jiāng）有助於（yú）提高深溝球軸承的密封性能。
　　1　試驗模型及方法
　　1.1 試驗模型
　　密封（fēng）軸承的密封結構將（jiāng）在很大程度上影響密封性能。內圈有槽式比內圈無槽式密封性能更優越，因為內圈有槽式（shì）與（yǔ）內圈無槽式相比加長了密封曲徑，無論（lùn）是軸承內（nèi）部潤（rùn）滑脂的漏（lòu）出還是軸承外部灰塵的進入，都必須通過（guò）一個較（jiào）長的密封曲徑（jìng），因此（cǐ）可有效提高密封性能。密封圈（quān）內徑唇口多唇（chún）式比單唇式密封性（xìng）能更優越，因為多唇口起多重保護作用，多唇口之間的脂槽與內圈及密封槽構（gòu）成壓力緩衝（chōng）室和潤（rùn）滑脂的（de）儲藏室，有著阻滯潤滑脂泄露的作用，從軸承腔內漏出的脂或者是侵（qīn）入軸承內部的灰塵雜質存於環槽內，形成環（huán）脂，增加了密封（fēng）效果^[2]。密封軸（zhóu）承的內圈外徑和（hé）密封槽與密封圈唇（chún）口之間的（de）密封間隙和（hé）密封長度是影響有槽式密（mì）封軸承密封性能的一個重要因素。因而，在開發轎車交流發電機軸承時開發了如圖1所示的（de）密封結構。 　　在圖1的密封結構中，可以通過優化設（shè）計外唇（chún）口1的長度及厚度，增加其彈性（xìng），即有利於提高密封性能又有（yǒu）利於減小摩擦力矩；內唇（chún）口2可防止軸承內部潤滑脂直接（jiē）向外漏出，起到導向潤滑脂流動的作用（yòng）；3和5部位的唇口與（yǔ）內圈外徑以及密封槽之間的密封間隙構成迷宮，可以提高密封性（xìng）能；唇口4部位與密封槽（cáo）接觸形成接觸密封，提高密封性能和穩定摩（mó）擦（cā）力矩。外唇口5部位處密封槽的角（jiǎo）度（dù）將有助於防止外部泥水由於離心力的作用進入軸承內部。
　　為了便於試驗研究，將圖1所示結構簡化為圖2所示結構，其中l₀為徑向密封間隙；l₁為軸向密封（fēng）間隙；t₀為徑向（xiàng）密封（fēng）長度；t₁為軸向密封長（zhǎng）度。
　　1.2 試驗方法
　　密封軸承的密封（fēng）性能有兩個重要的性能指標：漏（lòu）脂量和灰塵侵入量，所以將成品軸承分別（bié）進行漏脂性能試驗和防塵性能試驗。漏脂性能試（shì）驗在BGT-1型漏脂（zhī）溫升試驗機上進行，防塵性能試驗在BGT-1A型防塵試驗機上進行。按照行業標準規定的試驗方法^[3]，漏脂（zhī）性能試驗（yàn）和防塵性能試驗試驗機轉速都為3300r/min。進行漏脂性（xìng）能試驗時，為了避免加脂量和加脂方式對試驗結果的影（yǐng）響，每套軸承都定量加脂0.6g±0.05g，采（cǎi）用雙麵加脂，試驗時徑（jìng）向（xiàng）加載196N。防塵性能試驗時，灰塵介質采（cǎi）用240^#鉻（gè）鋼玉，灰塵填（tián）量為2mL。試驗采用定時（shí）截尾檢（jiǎn）查試驗，試驗時間都（dōu）為6h。
　　試驗（yàn）中采用的軸承（chéng），其內部結構設（shè）計和常規6202完全相同，隻是（shì）密封結（jié）構按照以（yǐ）上模型（xíng）進行製作，每種相同密封間隙和密封長度的軸承都分別製作8套。
　　1.3 L₉（3⁴）正交試驗設計方案
　　試驗選擇（zé）對密封（fēng）性能有影響的4個因素：徑向密封間隙、軸向密封間隙（xì）、徑向密封長度和軸向密封長度（dù），每個因素選定3個水平（各因素的不同水平見表1）。如（rú）果要按全麵試驗（yàn）要求（qiú），須（xū）進行3⁴種組合的試驗。而（ér）按L₉（3⁴）正交表進行試（shì）驗，隻需作9次試驗，工（gōng）作量大大減少。根據正交試驗（yàn）設計法的原理，按（àn）L₉（3⁴）正交設計表進行（háng）試驗，試驗以漏脂量和（hé）灰塵侵入量為考察（chá）指標，試驗方案見表2。 　　2　試驗結果與分（fèn）析
　　2.1 密封間隙和密封長度對漏脂性能的影（yǐng）響
　　密封間隙（xì）和密封長度4個因素對漏（lòu）脂（zhī）性能影響的大小見表2。根據（jù）極差分析可知，4個因素對漏脂性能影響的主次順序為t₀>l₀>t₁>l₁。各因素隨水平的不同對漏脂性能的影（yǐng）響見圖3。由（yóu）圖3可以看出，徑向（xiàng）密封長度對漏（lòu）脂性能影響Z大（dà），隨著徑向密（mì）封長度的不斷增加，漏（lòu）脂（zhī）量顯著減少，當徑向密封長度由水平1增加到水平3時，平均（jun1）漏（lòu）脂量由0.200g減（jiǎn）少到0.008g，這是（shì）由於徑向密封長度的增加，實際上是增加了密封曲徑，進而提高了密封效果。隨著徑向密（mì）封間隙的不斷減小，漏脂量也隨之下降，影響大小僅次於徑向密封長度，當徑向密封間隙（xì）由水平3減小到水平1時，平均漏脂量由（yóu）0.183g減小到0.103g。而軸向密封長度和軸向密封間隙兩因素對漏脂性能的影響很（hěn）小。 　　2.2 密封間隙和密封長（zhǎng）度對灰塵侵入量的影響
　　密封間隙和密封長度4個因素對防塵性（xìng）能（néng）影響的大小見表2。根據極差分析可知，與影響漏脂性能不同，各因素對防塵性能影響的主次（cì）順序為l₁>t₀>t₁>l₀。各因素（sù）隨水平的不同（tóng）對漏脂性能的影響見圖4。由圖4可以看（kàn）出，軸向密（mì）封間隙對防塵性能（néng）影響Z大，其次是徑向密封長度，軸向密封長度和（hé）徑向（xiàng）密封間隙對防塵（chén）性能影響Z弱。隨著（zhe）軸向密封間隙的不斷減（jiǎn）小，灰塵侵入量減少非常明顯，當軸向密封間隙由水平（píng）3減少到水平1時，平均灰塵侵入量由13733個/cm³減少到5867個/cm³。而隨著徑向密（mì）封長度的增加，灰塵（chén）侵入量也有明顯減少（shǎo），由11333個/cm³減少到（dào）8600個（gè）/cm³。軸向密封長度和徑向密封（fēng）間隙兩個因素對（duì）防塵性（xìng）能也有（yǒu）一定的影響，但是影（yǐng）響不是很明顯（xiǎn）。
　　3　結束語
　　（1）各因素對漏脂性能影響（xiǎng）大小依次為：徑向密封間隙、徑向密封（fēng）長度、軸向密封長度與軸向密封間（jiān）隙。
　　（2）軸向密封間隙對灰塵侵入量影響Z大，徑向密封長度次（cì）之，而（ér）徑向密封間隙和軸向密封長度（dù）對灰塵侵入量影（yǐng）響較弱。
　　（3）為了提高漏脂性能和防塵（chén）性能，在設計尺寸允許的情況下（xià），應盡量增加徑向密封長度，減小徑向密封間隙和軸向密封間隙（xì），適當給出軸向密封長度。
　　參（cān）考文獻：
　　[1]單服兵.密封軸承（chéng）性能影（yǐng）響（xiǎng）因素與試驗評（píng）定[J].軸承工業，2002（5）：35-39.
　　[2]張偉，李魯江，鄭（zhèng）誌功等.影響密封深溝球軸承密封性能的因素淺析[J].軸承，2003（3）：30-32.
　　[3]JBΠT8571-1997，滾動軸承（chéng）密封深溝球軸承防塵、漏脂（zhī）、溫升性能試驗（yàn）規（guī）程[S].