來源(yuán)：斯凱孚商業技(jì)術雜志(zhì)

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自從軸承(chéng)使用(yòng)内置密封(fēng)後，其可(kě)靠(kào)性發(fā)生了(le)巨大變化，特别是在污染環境(jìng)中。如今，憑(píng)借新的密封(fēng)設(shè)計，skf explorer小(xiǎo)型密封球(qiú)面滾子(zǐ)軸(zhóu)承的(de)性能更(gèng)佳，可為(wéi)衆多(duō)應(yīng)用(yòng)帶來(lái)更大(dà)優勢。

概要(yào)

通過研究(jiū)如何改進軸承密封(fēng)的性(xìng)能(néng)，skf研(yán)發出(chū)适用(yòng)于小型球(qiú)面滾子軸承更(gèng)好的(de)密封(fēng)。這種(zhǒng)新密封(fēng)僅用單(dān)一設(shè)計就一應(yīng)俱全(quán)，代替了三(sān)種不(bú)同的密封解決方(fāng)案。對skf最(zuì)大外徑(jìng)為180mm的小(xiǎo)型球面滾子軸(zhóu)承(chéng)産品來說，未(wèi)來将采用經濟(jì)的新(xīn)密封設計(jì)，降低在(zài)衆(zhōng)多應用中的維護需(xū)求，并延長(zhǎng)維修(xiū)周期，提高整體性能。

skf工程師決(jué)定重(zhòng)新設計skf球(qiú)面滾(gǔn)子軸(zhóu)承的密封，其(qí)主(zhǔ)要目(mù)的有兩個：一是提高密封(fēng)性能(néng)，二是改進制造工藝(yì)（圖1）。

圖1

在項(xiàng)目進入開(kāi)發階(jiē)段之前，工程(chéng)師(shī)先設定了(le)新密封軸承的功能(néng)要求，特(tè)别(bié)是軸(zhóu)承功(gōng)能(néng)以及軸(zhóu)承與密封的相(xiàng)互影(yǐng)響。球面滾(gǔn)子軸承(chéng)性能設(shè)計專(zhuān)家與密封(fēng)性能設計專家(jiā)攜手合作，使用(yòng)各種設計(jì)和開(kāi)發工具(jù)，包括使(shǐ)用以原(yuán)型構建和試(shì)驗驗證為(wéi)基礎的計(jì)算機(jī)模拟，來創建新的密(mì)封。

上世紀90年代初，skf首次推(tuī)出了密封(fēng)球面(miàn)軸承。這(zhè)種軸(zhóu)承(chéng)取得了巨大成(chéng)功，标準産品範圍多(duō)達100多(duō)種。在改進設計(jì)取得(dé)顯著成效(xiào)之後，skf在大(dà)多數(shù)小型球面(miàn)滾子(zǐ)軸承尺寸範圍中也推(tuī)出了(le)新的密(mì)封設計作為标準産品。這種全新的(de)密封軸承(chéng)可用于電梯、起重機(jī)、通風機、食(shí)品和(hé)飲料加(jiā)工(gōng)設備等衆多領(lǐng)域，機場的(de)行李(lǐ)輸送系統也是(shì)非常典型的應(yīng)用之一。

在性(xìng)能(néng)方面：

新密封能(néng)把密封摩擦降(jiàng)低50%，進而(ér)将(jiāng)軸承(chéng)總摩擦降低20%，工(gōng)作溫度最高降(jiàng)低20℃。與(yǔ)之前尺寸(cùn)相同的skf密封軸承相(xiàng)比(bǐ)，使用新(xīn)設計的密封軸(zhóu)承的(de)極限轉(zhuǎn)速(sù)提高了(le)一(yī)倍。此(cǐ)外，由(yóu)于潤滑劑(jì)的使用壽命更長，新(xīn)密封設計(jì)能降(jiàng)低維護(hù)需(xū)求，在多項(xiàng)應用(yòng)中無(wú)需(xū)補充潤(rùn)滑。

目(mù)前(qián)，skf在小型(xíng)球面滾子軸承(chéng)中主(zhǔ)要(yào)使(shǐ)用三(sān)種設(shè)計(jì)的(de)密封(fēng)，它們都(dōu)将被新(xīn)設計的密封所(suǒ)代替(tì)。新密封的(de)型号後綴為rs，共(gòng)有37種外徑不大(dà)于180mm的軸(zhóu)承(chéng)将受(shòu)益于新的密封(fēng)解決(jué)方案(àn)（圖2）。

圖(tú)2

新密(mì)封(fēng)設(shè)計面(miàn)面觀

有兩(liǎng)種密封材料可供選(xuǎn)擇，它們(men)是由兩種不同的(de)橡膠(jiāo)化合物制成：丁(dīng)腈橡(xiàng)膠和氫化(huà)丁腈橡膠(jiāo)。丁腈(jīng)橡膠具有優異的工程特性，是一種(zhǒng)通用的密(mì)封唇材料(liào)。它是(shì)用丙烯(xī)腈和丁(dīng)二烯(xī)制(zhì)成的共聚物，對(duì)多(duō)數礦(kuàng)物油及以(yǐ)礦物油為基油(yóu)的潤(rùn)滑脂、汽(qì)油、柴油和輕(qīng)質燃料油(yóu)等燃料、動物油和植(zhí)物(wù)油及脂(zhī)肪、以及熱(rè)水具(jù)有出色的耐腐(fǔ)蝕性(xìng)。氫化(huà)丁腈橡膠(jiāo)是丙烯腈(jīng)和丁二烯進行(háng)加氫處理(lǐ)後制(zhì)成的飽和共聚(jù)物，适(shì)用(yòng)于(yú)脂肪(fáng)烴(tīng)和礦物油應(yīng)用，其物理性質(zhì)和化學性質會(huì)因聚合物的構(gòu)成而發生(shēng)變化(huà)。

從本(běn)質上(shàng)說，密(mì)封性能的改進得益(yì)于(yú)三(sān)個設(shè)計因素（圖3）。外圈(quān)上的新密封溝(gōu)槽設計改(gǎi)善了(le)密封的夾持性(xìng)，使其更(gèng)加(jiā)貼合，并且易于(yú)安裝(zhuāng)。首先，它能實現較高的夾持力(lì)，從而降(jiàng)低了(le)密封在所嵌(qiàn)入的(de)溝槽内(nèi)轉(zhuǎn)動的(de)風險(xiǎn)。其次，全新(xīn)設計的(de)橡膠密(mì)封端面，能更好(hǎo)耐腐蝕和(hé)防劃(huà)傷。最後(hòu)，新(xīn)密封(fēng)唇的接(jiē)觸(chù)壓力得到(dào)優化，有助(zhù)于降低密(mì)封摩擦力(lì)矩。“skf密封設計師”工具對該解決(jué)方案進行(háng)了(le)标(biāo)準(zhǔn)化(huà)。

圖3

減(jiǎn)少摩(mó)擦力矩能獲得更(gèng)高(gāo)轉速(sù)，同時(shí)不損壞密(mì)封唇。新的(de)極限(xiàn)轉速(sù)以(yǐ)密封唇(chún)口線(xiàn)速(sù)度為(wéi)10 m/s作(zuò)為設定值，而之(zhī)前密封(fēng)軸(zhóu)承的極限(xiàn)轉速設為(wéi)開(kāi)式(shì)軸承極限轉速的20%左(zuǒ)右(yòu)。對(duì)大多數軸(zhóu)承來說，這意(yì)味着極(jí)限轉速是(shì)以前的(de)兩倍左右。

當(dāng)所選的密(mì)封(fēng)球(qiú)面滾子軸(zhóu)承運(yùn)行在高(gāo)速條件下時(shí)，保證工作(zuò)溫度不超(chāo)過密封材(cái)料的(de)最大(dà)建議溫度很重要。标準丁(dīng)腈橡(xiàng)膠材料（後綴rs）的(de)極(jí)限(xiàn)溫度為90℃，氫(qīng)化丁(dīng)腈橡膠材料（後綴rs5）為150℃。降低(dī)軸承密封的摩(mó)擦力(lì)矩可減少(shǎo)發熱，從而相應地降低工(gōng)作(zuò)溫(wēn)度。在(zài)典型運行(háng)條件(jiàn)的測試中(zhōng)，帶有新設計密封的(de)軸承溫度(dù)下降約(yuē)15至20℃（圖(tú)4）。在(zài)實際(jì)應(yīng)用(yòng)中，較(jiào)低的工(gōng)作溫度意味着潤滑脂(zhī)老化速度(dù)減緩(huǎn)，相應(yīng)的補(bǔ)充(chōng)潤(rùn)滑周期(qī)變長。工(gōng)作溫(wēn)度降低15℃，補(bǔ)充潤滑周期會翻倍(bèi)。延長(zhǎng)補充(chōng)潤滑周期另外一個(gè)好(hǎo)處是，更多軸承在(zài)運行(háng)中無需補充潤滑。

圖4

嚴格的測(cè)試程(chéng)序

skf進(jìn)行(háng)了(le)嚴格(gé)的測(cè)試，以(yǐ)确認(rèn)新密封設(shè)計的(de)性能，包括(kuò)在不同(tóng)轉速下(xià)對三種不同尺(chǐ)寸軸承的(de)密封摩擦力(lì)矩(jǔ)進行(háng)測試(shì)（圖(tú)5）。測試發現，密封摩擦平(píng)均降低了(le)約(yuē)50%。亞(yà)利桑(sāng)那粉(fěn)塵測(cè)試是(shì)衡(héng)量密封(fēng)抗污染能(néng)力非常成熟(shú)的的方(fāng)法。該測(cè)試在一(yī)個集塵室内進(jìn)行，測量(liàng)軸承内污染(rǎn)物的數量。結果顯示(shì)，新密(mì)封唇與當前使(shǐ)用的密(mì)封設計(jì)一樣(yàng)高(gāo)效，在抗(kàng)幹燥污染物方(fāng)面甚至性能更(gèng)佳。

圖5

為确(què)保密(mì)封能(néng)牢固(gù)地嵌(qiàn)入外圈(quān)，研(yán)究人(rén)員進(jìn)行(háng)了(le)三次(cì)試驗(yàn)來驗證其(qí)夾持情況。結果(guǒ)顯示(shì)，密封(fēng)夾持(chí)性得到了改善（圖6）。

圖6

skf提(tí)供(gòng)的密(mì)封球(qiú)面滾(gǔn)子軸(zhóu)承已經(jīng)預(yù)先填充了潤滑，可直接安裝。橡膠密封需(xū)要潤滑劑(jì)，而在密封球面(miàn)滾子軸(zhóu)承(chéng)中，密(mì)封是用軸承的潤滑脂來潤滑(huá)的，因此少量潤滑劑(jì)溢(yì)出是正(zhèng)常的(de)。影響(xiǎng)潤滑(huá)劑洩(xiè)露的(de)因素包括(kuò)轉速、溫度、軸的(de)不對中以(yǐ)及安裝方向，因(yīn)此很難(nán)提(tí)前估(gū)計洩露量(liàng)。

在電(diàn)梯的(de)典(diǎn)型應用條件下進行的(de)測(cè)試表明，新密(mì)封的潤滑(huá)脂(zhī)保(bǎo)持性能(néng)與(yǔ)目前(qián)密封設計(jì)完全一樣。

益處多多

綜上所(suǒ)述，新密(mì)封設(shè)計改進了(le)密封性(xìng)能(néng)，從而(ér)使更(gèng)多(duō)應用無需補充潤(rùn)滑。新(xīn)的設計除了幫(bāng)助skf自身提高(gāo)生(shēng)産效(xiào)率，在性能和延長(zhǎng)使(shǐ)用壽(shòu)命方面(miàn)也能讓(ràng)最(zuì)終用戶(hù)受益(yì)匪淺。