深沟球轴承密封圈脱落的原因分析及改进.pdf

墨 Q 鱼 C N 4 1 114 8 T H 轴承20 13年8 期 B eari ng 2 0 1 3 N o 8 12 16 深沟球轴承密封圈脱落的原因分析及改进 夏奇志 无锡市华通微型轴承厂 技术部 江苏 无锡214037 摘要 结合6000 2RS 密封深沟球轴承实例 分析了密封圈易脱落的原因 对密封件配合部分的结构尺寸进行 了改进 解决了出现的问题 关键词 深沟球轴承 密封 密封槽 密封圈 脱落 中图分类号 T H 133 33 1 文献标 志码 B 文章编号 1000 3762 2013 08 0012 0 1 密封深沟球轴承应用十分广泛 在工作过程 中不允许出现漏脂 密封圈与外圈间相对转动 俗 称窜盖 及密封圈脱落的现象 然而在实际工作 中 时有密封圈从外圈密封槽脱落的问题 在此 以6000 2R S 密封深沟球轴承为例 分析密封 圈 脱落的原因并找出改进措施 期望能对轴承设计 工艺和检验人员提供借鉴 1 密封槽及原密封圈外唇口结构 外圈密封槽结构如图 1 所示 其改进前相关 参数见表 1 原密封圈外唇口结构如图2 所示 其 相关参数见表 2 图 1 外 圈密封槽 结构 图 二 Z I j 图 2 原密封 圈外唇 口结构图 收稿 日期 2013 一 o2 一l6 表 1 外圈密封槽 的相关参数 参数 数值 改进前 改进后 Hl m m Ll m m L m m B l m m 1 15 4 5 O 35 1 15 0 4 5 1 2 4 0 0 3 1 1 O 6 表 2 密封圈外唇 口相关参数 参数 数值 改进前 改进后 O 80 4 5 0 2 O O 35 0 4 5 0 7 0 1 0 10 4 0 0 15 0 3 0 6 O 6 2 原 因 分析 6O0O 一 2R S 轴承工作时 由于转速较高 润滑脂 高速流动 在轴承密封腔内产生一定 的压力 导致 密封圈从密封槽 内脱落 使轴承失效 原密封圈在 轴承上进行多次安装试验 虽然可以Jl N 地进入外 圈密封槽中 而且也没有出现翘盖等现象 但用手 旋转密封圈 发现密封圈可以在密封槽 内轻易地转 动 同时用较小 的推力 就可以把密封圈从密封槽 内推出 上述情况结合密封槽及密封圈的结构可 以看出 在原设计 中有 4 个方面导致密封圈外唇 口 的强度不足 在其承受较小的压力时就会从外圈密 封槽内脱落 这 4 个方面为 1 外圈密封槽的宽 度 日 偏小 导致相应的密封圈外唇 口的厚度 B 偏 薄 2 密封圈外唇 口的宽度 偏宽 3 密封圈的 导向角 0 偏大 4 密封圈的弹性槽 R 偏深 下转第 16 页 M m m 一 H p卢R C日 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 轴承 2o13 8 因此 在划分网格时要考虑模 型的大小 计算精度 及速度等 根据实际情况尽量生成较密的网格 4 2单个滚子的计算分析 由图 6 一图 7 可 以看出径 向力作用下单个滚 子与内 外圈的接触应力分布情况 应力最大值 出 现在 内圈与滚子 的接触区域 除边缘外 滚子与 滚道接触处的接触应力分布比较均匀 滚子与滚 道接触半宽中心位置 的接触应力 比其他 区域明显 偏高 这是 由于受载后滚子与滚道产生接触变形 接触应力迅速增大到最大值 产生 了边缘效应 6j 边缘效应区域接触应力 的大小 方 向与滚道及滚 子接触部分 的弧度 以及各 自倒角形状 半径大小 有关 建模一般不考虑这些 因此 出现这种现象是 可以理解的 表 1 列出了第 3 排最大承载滚子的有 限元计 算结果和 H ertz 理论计算结果 从表 1 中可 以看 出 两种方法计算所得 的最 大接触应力 和接触变 形总量比较接近 但还存在一定 的差异 这主要 是有限元分析时轴承的简化假设 网格划分 接触 算法及接触参数选择等因素造成的 表 l有 限元解和 H ertz 理论解的 比较 计 算方法 接触变形 总量 m 墅 5 结 束语 所研究 的盾构机主轴承为大尺寸 多接触和 低速重载的滚动轴承 针对这一特征 建立 了该 轴承在径向力作用下 的有限元计算模 型 根据二 分之一轴承模型的计算结果 可以得出轴承在径 向载荷作用下滚子与内 外圈间的接触应力分布 但考虑到计算的收敛及速度 简化后的模型网格 划分相对稀疏 因此计算结果不够精确 只能为定 性分析提供参考 在单个滚子 的有限元计算分析 中 由于模型相对较小 通过对 网格精 细处理 得 到了与经典 H ertz 理论相 当吻合 的计算结果 说 明在计算资源允许的情况下 采用有限元数值模 拟分析可以替代传统的 H ertz 理论分析 从 而为后 续的加载倾覆力矩和联合载荷的轴承有限元分析 打下基础 参考文献 1 纪德洲 131 50 3550 型三排滚柱式回转支承的研究 与开发 D 北京 中国农业大学 2005 2 徐立民 陈卓 回转支承 M 安徽 安徽科学技术出 版社 1988 1 2 3 汪洪 陈原 转盘轴承承载能力及额定寿命的计算方 法 J 轴承 2008 2 7 9 4 刘丹丹 韩红彪 刘红彬 三排滚柱式回转支承有 限元分析 J 矿山机械 20 10 14 58 61 5 万长森 滚动轴承的分析方法 M 北京 机械工业 出版社 1987 45 46 6 王兴东 董元龙 刘源洞 低速重载轴承的有限元分 析及研究 J 武 汉科技大学学报 自然科学版 2008 31 1 104 107 编辑 温朝杰 上接第 12 页 针对以上情况 必须重新设计密封件配合部 分的结构参数 增加密封圈外唇 口的强度 从而提 高其承受压力的能力 3 改进后 的结构 外圈密封槽改进后的结构参数见表 1 改进 后的密封圈外唇 口的结构如 图 3 所示 其结构参 数见表 2 改进设计 中 主要是增加了密封 圈外唇 15 的厚度 日 并修改确定 了0 和 角 倒角 c及弹 性槽 的大小 同时 也修改了外圈密封槽的各尺 寸参数 使用自制的拉力测试装置进行密封圈耐 受压力试验 改进后 的产 品 比原产 品所能承受 的 压力增加了 30 左右 密封 圈的强度得 到显著加 强 保证了密封圈顺利装入外 圈密封槽且不 出现 翘盖 窜盖 等现象 I l