黃財
（東莞市TR軸承有（yǒu）限公司，廣東東莞 523009）
摘 要：分（fèn）析壓（yā）裝擋圈時空氣壓力造（zào）成UC216外球麵（miàn）球軸承橡膠密（mì）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（jué）方法（fǎ）。
關鍵（jiàn）詞：外球麵球（qiú）軸承；密封圈；旋轉力矩；空氣壓力
實際生產中發現一批UC216外球麵球軸承有12%的旋轉力矩（jǔ）嚴重超差，合格（gé）軸承的旋轉力矩為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（nèi）密封（fēng）為（wéi）橡膠密封圈，外密封為擋圈。將超差品（pǐn）的（de）擋圈拆開後發現，橡膠密封圈的密封唇有一（yī）處是內翻的，密封唇口朝（cháo）內而不是正常的朝外，其直接導致了軸承旋轉力矩的增加，且影響密封（fēng）效果。
1 原因分析
軸承的（de）橡膠密封圈為手工壓裝，經查此（cǐ）工序不會產生密封唇內翻，導致密封唇內翻是外力造成，分析可能是壓入擋圈時產生。為此，重新裝配了20套UC216軸承，先裝好橡膠密封圈，檢查沒有密封唇內（nèi）翻問題後，再壓（yā）裝擋圈。然後（hòu）經檢查發現有2套軸承的旋轉力矩明顯增（zēng）大，拆開這2套軸承的擋圈後，確實是橡膠密（mì）封圈的一處唇口內翻。這說明壓入（rù）擋圈（quān）時擋圈和密封（fēng）圈之（zhī）間產生了空氣壓（yā）力，空氣壓力將一處密封唇內壓變形，內翻的密封唇擠壓（yā）內圈外徑，使軸承的旋轉力矩增加。
由於（yú）隻有約十分之一的軸承發生了密封圈膠唇內翻，表明所產生的空氣壓力與橡膠密封圈內唇抗彎曲變形能力很接近，兩者處於臨界狀態，一旦產生的空氣壓力大於橡膠密封圈（quān）內唇抗彎曲變形能力，便發生了密封圈膠唇內翻現象。軸承壓裝擋圈工裝如圖1所示。圖中，液壓壓頭、上模、擋圈、軸承（chéng）內（nèi）圈和定位芯軸形成一個空腔A+B；下模、定位芯軸、軸承內圈和（hé）擋圈形成一個封閉空（kōng）腔（qiāng）C。液壓衝床壓（yā）頭下壓過程中，當上模和擋圈越過內圈螺孔後，空腔A+B開始變為封閉空（kōng）腔並Z終變為空腔A'+B'，空腔CZ終變為空腔C'。
1.墊板；2.定位（wèi）芯軸；3.下模；4.擋圈；5.橡膠密封圈；6.軸承外圈；7.軸承內圈；8.上模；9.液壓壓頭；10.空腔A；11.空腔（qiāng）A'；12.空腔B；13.空腔B'；14.空腔C；15.空腔（qiāng）C'
圖（tú）1 壓裝擋圈工裝結構示意圖
由於UC216為長（zhǎng）內圈（quān）外球麵球軸承，液壓衝床壓頭的行（háng）程相對（duì）較長，故封閉空腔的壓（yā）縮量較大。但各（gè）部件接觸麵並不是非常平整，密閉性（xìng）會有所不同，封閉空腔內（nèi）的氣壓會大小不一（yī），壓縮氣體從擋圈與模具之間間隙（圖2）排出的可能性Z大。同（tóng）時（shí），當擋圈越來越接近橡膠密封圈時，擋圈、軸承內圈、橡膠密封圈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（wài）圈之間有0.6mm的間隙。擋圈以一定的速度接近（jìn）橡膠密封圈時，空（kōng）腔D在不斷變小，而壓縮空氣來不及（jí）從擋圈（quān）和外圈之間的間（jiān）隙（xì）流出，必然產生空氣壓（yā）力。封閉空腔A'+B'和封閉空腔C'的空氣壓力會比空腔D的大很多，上模、下（xià）模分別與軸承外圈端麵接觸後，從模具和擋圈間隙之間流出的壓縮空氣會流向擋圈和（hé）外（wài）圈（quān）之間的間隙，造成（chéng）空腔（qiāng）D內的空（kōng）氣壓力更大，過大的空氣壓力將橡膠密（mì）封圈（quān）的密（mì）封唇內（nèi）壓，造（zào）成密封唇某一處的內翻。
1.模具與擋圈之間的間隙；2.空腔D；3.擋圈（quān）與軸承外（wài）圈之間的間隙；4.模具與（yǔ）軸承外圈接觸麵
圖2 密封示意圖
2 解（jiě）決方法
（1）修改壓裝模具，在模具上（shàng）增（zēng）加排氣孔和排氣槽。如圖（tú）3所（suǒ）示，上（shàng）模在距上端（duān）麵3mm處增加2個排氣孔，在下端麵增加4條排氣槽；下模在距定位芯軸3mm處增加2個（gè）排氣孔，在上端（duān）麵增加4條排氣槽。排氣孔有利於空腔A、空腔B和空腔C內空（kōng）氣（qì）的排出，排氣槽利於空（kōng）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（mì）封圈密封唇的抗彎曲變形能力。經檢測，橡膠密封圈彈性（xìng）槽外徑與密封圈內徑的間距為6.4mm，密封圈內錐孔（kǒng）的錐度為35°，為提高密封（fēng）唇的強度，將密封圈內、外徑間距縮小為5.8mm，內（nèi）錐孔（kǒng）錐度由35°減小為28°，改進前、後（hòu）密封唇形狀對比（bǐ）如圖4所示。
圖（tú）4 密（mì）封唇形狀對比
另外，橡膠的邵氏硬度對橡膠密封唇抗內翻能力產生影響，隨著橡膠邵氏（shì）硬度的增大，密封唇的（de）抗彎曲變形能力（lì）會增強。
3 結束語
（1）模具壓擋圈的限位通（tōng）過模具與軸承外（wài）圈端麵的接觸來實現，如果限位通過模具與（yǔ）軸承內圈端麵的接觸來實現，模具的外徑尺寸可做（zuò）成比擋圈的外徑尺（chǐ）寸小，這樣就不需（xū）要加排氣槽（cáo），但模具的使用會受產品（pǐn）型號的限製，且擋圈的（de）位置會受內、外（wài）圈的高度和內、外圈溝位置尺寸變化的影響。
（2）液壓衝床壓頭下壓的速度越快，各空腔內的氣體的（de）壓力（lì）會越大。經測算，現用壓（yā）頭下降速度約為45mm/s，已經滿足使用要求。運（yùn）行速度不能太低，否則會影（yǐng）響生產效率。
（3）改進後，在生產過程中，再沒發現UC216軸承橡膠密封圈（quān）有（yǒu）膠唇內翻的現象。
來（lái）源：《軸承》2012年8期
