The Study on Sealing Device Technology of Rolling Bearing
Li Junli
（Mechanical Engineering Institute，Shaanxi Polytechnic Institute，Xianyang 712000，China）
摘要： 密封技术主要研究内容，就是研究开发应用于不同工况下的相应密封装置，以及该密封圈材料与相应润滑脂的共融性等。本文主要介绍滚动轴承常用的接触式与非接触式的外加密封形式的结构，性能及选用、密封技术的发展趋势，不断提高轴承密封化技术，为提高轴承在不同工况下的使用寿命打下技术基础。
Abstract: The main contents of sealing technology is used in research and development of appropriate seals under different conditions and the communion of the ring material with the appropriate grease and so on. This paper describes the trends of structure, properties and using, sealing technology of external sealing form with contact and non-contact type which are commonly used in rolling bearing, to constantly improve the bearing seal technology and lay the technological foundation for improving the life of bearing under different conditions.
关键词： 外加密封 密封圈 共融性
Key words: external sealing；ring；harmony
中图分类号：TH133.33 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）20-0014-02
1滚动轴承的密封装置形式、适用范围及其性能
密封是为了阻止润滑剂从轴承中流失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。没有合理的密封将大大影响轴承的工作寿命。密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度的限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在 40HRC以上，表面粗糙度宜小于Ra0.8μm。作为标准产品提供的密封轴承（如60000－RZ型、60000－2RS型）单面或双面带防尘盖、密封圈，装配时已填入润滑脂，无需维护或再加密封装置，结构简单，使用方便，使用日趋广泛。密封装置分为“接触式密封”和“非接触式密封”。结构和特点可参阅有关的手册和图册。
2滚动轴承密封装置的类型
为了使轴承保持良好的润滑条件和正常的工作环境，充分发挥轴承的工作性能，延长使用寿命，对滚动轴承必须具有适宜的密封，以防止润滑剂的泄漏和灰尘、水气或其他污物的侵入。轴承的密封可分为自带密封和外加密封两类。所谓轴承自带密封就是把轴承本身制造成具有密封性能装置的。如轴承带防尘盖、密封圈等。这种密封占用空间很小，安装拆卸方便，造价也比较低。
所谓轴承外加密封性能装置，就是在安装端盖等内部制造成具有各种性能的密封装置。对轴承外加密封的选择应考虑下列几种主要因素：轴承润滑剂和种类（润滑脂和润滑油）；轴承的工作环境，占用空间的大小；轴的支承结构优点，允许角度偏差；密封表面的圆周速度；轴承的工作温度；制造成本。
2.1 接触式密封接触式密封就是密封与其相对运动的零件相接触且没有间隙的密封。即在轴承盖内放置软材料与转动轴直接接触而起密封作用。这种密封由于密封件与配合件直接接触，在工作中摩擦较大，发热量亦大，易造成润滑不良，接触面易磨损，从而导致密封效果与性能下降。因此，它只适用于中、低速的工作条件。接触式密封常用的有毛毡密封、皮碗密封等结构形式，应用于不同场合。根据轴承工作状况和工作环境对密封程度的要求，在工程设计上常常是综合运用各种密封形式，以达到更好的密封效果。接触式密封常用的软材料有细毛毡、橡胶、皮革、软木等；或者放置耐磨性好的硬质材料（如加强石墨、青铜、耐磨铸铁等）与转动轴直接接触以进行密封。下面是几种常用的结构形式：
2.1.1 毡圈油封如图1所示，在轴承盖上开出梯形槽，将细毛毡按标准制成环形（尺寸不大时）或带形（尺寸较大时），放置在梯形构中以与轴密合接触，如图1（a）所示；或者在轴承盖上开缺口放置毡圈油封然后用另外一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡与轴的密合程度，如图1（b）所示，从而提高密封效果。这种密封结构简单，但摩擦较大，只用于滑动速度小于4m/s～5m/s的地方。与毡圈油封相接触的轴表面如经过抛光且毛毡质量高时，可用到滑动速度达7m/s～8m/s之处。
2.1.2 唇形密封留在轴承盖中，放置一个用耐油橡胶制的唇形密封圈，靠弯折了的橡胶的弹力和附加的环形螺旋弹簧的扣紧作用而紧套在轴上，以便起密封作用。有的唇形密封圈还装在一个钢套内，可与端盖较精确地装配。唇形密封圈密封唇的方向要朝向密封的部位。即如果主要是为了封油，密封唇应对着轴承（朝内）；如果主要是为了防止外物浸入，则密封唇应背着轴承（朝外），见图2（a）；如果两个作用都要有，最好使用密封唇反向放置的两个唇形密封圈，如图2（b）所示。它可用到接触面滑动速度小于10m/s（当轴颈是精车的）或小于15m/s（当轴颈是磨光的）处。轴须与唇形密封圈接触处最好经过部硬化处理，以增强耐磨性。
2.1.3 密封环密封环是一种带有缺口的环状密封件、把它放置在套筒的环槽内，如图3所示，套筒与槽一起转动，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内孔壁上，即可起到密封的作用。各个接触表面均需经硬化处理并磨光。密封环用含铬的耐磨铸铁制造，可用于滑动速度小于100m/s之处。在滑动速度为60m/s～80m/s范围内，也可以用锡青铜制造密封环。
2.2 非接触式密封非接触式密封就是密封件与其相对运动的零件不接触，且有适当间隙的密封。使用接触式密封，总要在接触处产生滑动摩擦。使用非接触式密封，就能避免此缺点。这种形式的密封，在工作中几乎不产生摩擦热，没有磨损，特别适用于高速和高温场合。非接触式密封常用的有间隙式，迷宫式和垫圈式等各种不同结构形式，分别应用于不同场合。非接触式密封的间隙以尽可能小为佳。
常用的非接触式密封有以下几种：
2.2.1 隙缝密封如图4（a）所示，在轴和轴承盖的通孔壁之间留一个极窄的隙缝，半径间隙通常为0.1mm～0.3mm。这对使用脂润滑的轴承来说，已具有一定的密封效果。如果在轴承盖上车出环槽，如图4（b）所示，在槽中填以润滑脂，可以提高密封效果。
（Mechanical Engineering Institute，Shaanxi Polytechnic Institute，Xianyang 712000，China）摘要： 密封技术主要研究内容，就是研究开发应用于不同工况下的相应密封装置，以及该密封圈材料与相应润滑脂的共融性等。本文主要介绍滚动轴承常用的接触式与非接触式的外加密封形式的结构，性能及选用、密封技术的发展趋势，不断提高轴承密封化技术，为提高轴承在不同工况下的使用寿命打下技术基础。Abstract: The main contents of sealing technology is used in research and development of appropriate seals under different conditions and the communion of the ring material with the appropriate grease and so on. This paper describes the trends of structure, properties and using, sealing technology of external sealing form with contact and non-contact type which are commonly used in rolling bearing, to constantly improve the bearing seal technology and lay the technological foundation for improving the life of bearing under different conditions.关键词： 外加密封 密封圈 共融性Key words: external sealing；ring；harmony中图分类号：TH133.33 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）20-0014-021 滚动轴承的密封装置形式、适用范围及其性能密封是为了阻止润滑剂从轴承中流失，也为了防止外界灰尘、水分等侵入轴承。没有合理的密封将大大影响轴承的工作寿命。密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度的限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在 40HRC以上，表面粗糙度宜小于Ra0.8μm。作为标准产品提供的密封轴承（如60000－RZ型、60000－2RS型）单面或双面带防尘盖、密封圈，装配时已填入润滑脂，无需维护或再加密封装置，结构简单，使用方便，使用日趋广泛。密封装置分为“接触式密封”和“非接触式密封”。结构和特点可参阅有关的手册和图册。2 滚动轴承密封装置的类型为了使轴承保持良好的润滑条件和正常的工作环境，充分发挥轴承的工作性能，延长使用寿命，对滚动轴承必须具有适宜的密封，以防止润滑剂的泄漏和灰尘、水气或其他污物的侵入。轴承的密封可分为自带密封和外加密封两类。所谓轴承自带密封就是把轴承本身制造成具有密封性能装置的。如轴承带防尘盖、密封圈等。这种密封占用空间很小，安装拆卸方便，造价也比较低。所谓轴承外加密封性能装置，就是在安装端盖等内部制造成具有各种性能的密封装置。对轴承外加密封的选择应考虑下列几种主要因素：轴承润滑剂和种类（润滑脂和润滑油）；轴承的工作环境，占用空间的大小；轴的支承结构优点，允许角度偏差；密封表面的圆周速度；轴承的工作温度；制造成本。2.1 接触式密封 接触式密封就是密封与其相对运动的零件相接触且没有间隙的密封。即在轴承盖内放置软材料与转动轴直接接触而起密封作用。这种密封由于密封件与配合件直接接触，在工作中摩擦较大，发热量亦大，易造成润滑不良，接触面易磨损，从而导致密封效果与性能下降。因此，它只适用于中、低速的工作条件。接触式密封常用的有毛毡密封、皮碗密封等结构形式，应用于不同场合。根据轴承工作状况和工作环境对密封程度的要求，在工程设计上常常是综合运用各种密封形式，以达到更好的密封效果。接触式密封常用的软材料有细毛毡、橡胶、皮革、软木等；或者放置耐磨性好的硬质材料（如加强石墨、青铜、耐磨铸铁等）与转动轴直接接触以进行密封。下面是几种常用的结构形式：2.1.1 毡圈油封 如图1所示，在轴承盖上开出梯形槽，将细毛毡按标准制成环形（尺寸不大时）或带形（尺寸较大时），放置在梯形构中以与轴密合接触，如图1（a）所示；或者在轴承盖上开缺口放置毡圈油封然后用另外一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡与轴的密合程度，如图1（b）所示，从而提高密封效果。这种密封结构简单，但摩擦较大，只用于滑动速度小于4m/s～5m/s的地方。与毡圈油封相接触的轴表面如经过抛光且毛毡质量高时，可用到滑动速度达7m/s～8m/s之处。2.1.2 唇形密封 留在轴承盖中，放置一个用耐油橡胶制的唇形密封圈，靠弯折了的橡胶的弹力和附加的环形螺旋弹簧的扣紧作用而紧套在轴上，以便起密封作用。有的唇形密封圈还装在一个钢套内，可与端盖较精确地装配。唇形密封圈密封唇的方向要朝向密封的部位。即如果主要是为了封油，密封唇应对着轴承（朝内）；如果主要是为了防止外物浸入，则密封唇应背着轴承（朝外），见图2（a）；如果两个作用都要有，最好使用密封唇反向放置的两个唇形密封圈，如图2（b）所示。它可用到接触面滑动速度小于10m/s（当轴颈是精车的）或小于15m/s（当轴颈是磨光的）处。轴须与唇形密封圈接触处最好经过部硬化处理，以增强耐磨性。2.1.3 密封环 密封环是一种带有缺口的环状密封件、把它放置在套筒的环槽内，如图3所示，套筒与槽一起转动，密封环靠缺口被压拢后所具有的弹性而抵紧在静止件的内孔壁上，即可起到密封的作用。各个接触表面均需经硬化处理并磨光。密封环用含铬的耐磨铸铁制造，可用于滑动速度小于100m/s之处。在滑动速度为60m/s～80m/s范围内，也可以用锡青铜制造密封环。2.2 非接触式密封 非接触式密封就是密封件与其相对运动的零件不接触，且有适当间隙的密封。使用接触式密封，总要在接触处产生滑动摩擦。使用非接触式密封，就能避免此缺点。这种形式的密封，在工作中几乎不产生摩擦热，没有磨损，特别适用于高速和高温场合。非接触式密封常用的有间隙式，迷宫式和垫圈式等各种不同结构形式，分别应用于不同场合。非接触式密封的间隙以尽可能小为佳。常用的非接触式密封有以下几种：2.2.1 隙缝密封 如图4（a）所示，在轴和轴承盖的通孔壁之间留一个极窄的隙缝，半径间隙通常为0.1mm～0.3mm。这对使用脂润滑的轴承来说，已具有一定的密封效果。如果在轴承盖上车出环槽，如图4（b）所示，在槽中填以润滑脂，可以提高密封效果。2.2.2 甩油密封 油润滑时，在轴上开出沟槽，如图5（a）所示，或装入一个环，如图5（b）所示，都可以把欲向外流失的油沿径向甩开，再经过轴承盖的某油腔及与轴承腔相通的油孔撤回。或者在紧贴轴承处装一甩油环，在轴上车有螺旋式送油槽，如图5（c）所示， 可有效地防止油外流，但这时轴必须只按一个方向旋转，以便把欲向外流失的润滑油借螺旋的输送作用而送回到轴承腔内。3 滚动轴承密封技术的发展趋势在新近发展的滚动轴承两端面，都安装有相应的密封装置。其作用，一方面是保持轴承内部的润滑脂（油）在使用中不会流失，保证轴承处于润滑状态，另一方面是保护轴承外界的尘埃或有害气体不会进入轴承内腔，以防对轴承造成损伤。常见的有橡胶或工程塑料的密封圈，也有钢板冲制的密封圈（或称防尘盖）。其密封圈的密封结构多种多样，其密封效果也不一样。密封圈与转轴之间有间隙的，称非接触式密封，间隙越小，密封效果越好，但允许轴的转速越小；相反则反之。密封圈与转轴之间无间隙的，称接触式密封，密封圈接触唇的接触面积越大，密封效果越好，但允许轴的转速越小，相反则反之。日本的几大轴承公司（精工、东洋等）代表了轴承密封技术发展的方向。他们在开发密封轴承装置技术方面历史较早，目前密封技术较为成熟。已从单密封唇发展到多密封唇，从接触式密封开发出非接触式密封等；从产品类型看，球轴承、滚子轴承均有。我国跟随国际发展趋势，也开发出了具有密封圈的深沟球轴承、水泵轴承、滚针轴承以及短圆柱滚子轴承几大类轴承，其中深沟球轴承产量最大，应用面最广。我国轴承密封技术今后发展的趋势是：以深沟球轴承为代表，开展密封技术试验，寻找最佳密封圈结构和最佳密封寿命，开展密封材料研究，寻找耐磨损，耐老化，耐高温及抗腐蚀的材料，为提高接触式密封寿命，开发高温条件下或在有害气氛条件下工作的密封圈打下技术基础。4 结论 轴承安装密封装置是近几年的事，以往的轴承均为开式，为保证轴承的润滑和防尘，密封装置设在装轴承两端的轴上。随着工业的发展，要求设备设计紧凑，重量减轻还要防止漏水，漏气，这就出现了轴承本身带密封装置的轴承。首先是在量大面广的深沟轴承中应用较多，近几年各类滚动轴承都有带不同密封圈的轴承出现，轴承密封化是轴承技术发展的重要方向之一。参考文献:[1]刘泽九.滚动轴承应用手册[M].北京：机械工业出版社，1996.[2]张严峻.轴承检测技术[M].北京：机械工业出版社，2002.[3]马亚良.滚动轴承质量控制[M].北京：中国计量出版社，2008.