深沟球轴承密封结构的改进
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一
一
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图 ３ 改进前密封结 构
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图 ４ 改进后密封圈结构
图 ５ 防尘盖结 构示 意图
改进后 的牙 口槽浅 ，密封 圈外径 Ｄ 小于牙 口槽 槽 底 直 径 Ｄ ， 口槽 底 径 与 密封 圈外 径 又 有 牙 ０１ ｍ的间隙量 ，安 装后 的密封唇外径恰 好在 ．ｍ ４ 。斜坡上的中部形成轴 向定位 、以径向压缩方 ５ 式镶嵌于外圈上， 使密封圈紧紧地被锁在槽里 ， 达到 良好的密封 圈牢固性 ，即保证外 圈不漏脂 ， 又保 证较 小 的装配 压力 ，如 图 ４所 示 。 由于密封
第３卷 ２
第２ 期
哈
尔
滨
轴
承
Ｖ０．２ Ｎｏ２ 】３ ．
２ ０ １ 年 ６月 １
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ ＨＡ Ｉ Ｂ ＡＲ ＮＧ ＲＢ Ｎ Ｅ Ｉ
Ｊ ｎ．２０ｌ１ ｕ
深 沟 球 轴 承 密 封 结构 的 改 进
’
王朝 光 ，吴 红 庆
（． １ 中航工 业哈尔滨轴承有 限公 司 研发 中心 ，黑龙江 哈尔滨 １０３ ；２ ５０６ ． 哈尔滨轴 承集 团公司 质量管理 部 ，黑龙江 哈
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尔滨 １０ ３ ５ ０ ６）
摘
要 ：针 对深沟球轴承 密封 圈安装 困难 、手工 无法压 入或压入后变形 、凹瘪及 防尘盖安装后轴承外径 的圆
度 、径 向跳 动、径 向游 隙出现超差 等现象进行 了分析 ，对 牙 口槽 、密封 圈和 防尘盖结构进 行 了改进 ，解决 了 密封 圈和 防尘盖 安装存在 的问题。 关键词 ：牙 口槽 ；密封圈；防尘盖 ；密封深沟球轴承 中图分类号 ：Ｔ ３． Ｈ１３ ３ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章 编码 ：１７—５２ ０ ０—０ １０ ６２ ４８（ １） ００ －２ ２ １２
并且槽底根部里侧有半径为Ｒ ０５ ｍ的倒角。 ＝． ｍ ２１ 牙 口槽槽底宽度 ｈ ． 的影响
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第 ３ 卷 ２
３ 密封 圈结构 的设 计
通常装有橡胶密封圈的轴承在不用模具压合 装配时 ， 直接可用手工压入密封圈。密封轴承的 密 封性 能 的稳 固性 主要 取决 密 封 圈与牙 口槽 之 间 各 个尺寸 的配合状 态 。密封唇 （ 图 ３所示 ） 见 的薄 、厚 与 密封 圈外 径 的大 、小 ，不仅 影 响密 封 圈稳 固性 ，还 关 系到 密封 圈安 装 的难 易程 度 。改 进后的密封结构是通过牙 口槽与密封圈相配合时 各种 极 限状 态而 确定 的 尺寸 与公 差 。密封 圈 改进 前 、后的主要尺寸设计如下 ： （ 改 进前 ：密 封唇 厚度 ｈ １１ １） ＝ ．ｍｍ；密封 圈外 径 Ｄ ＝Ｄ４０１ ＋．； 由于 改 进前 牙 口槽 深 ，密 封 圈外 径 Ｄ 大 又 于 牙 口槽 槽 底 直 径 Ｄ ，且 与 密 封 槽 底 部 直 径 有 ０１ ．ｍｍ的径 向过 盈 量 ，密封 圈安 装 后 ，密 封 唇外
为一种 参考 。
参考 文献 ：
［１］ 群 义 、邓 四二 ． 动轴 承设 计 原 理 ［ ］；河 贾 滚 Ｍ 南 ：河南科技大学轴承研究所 ，２ ０ ． ０５
（ 下转 第 １ 页 ） ０
的存在 ，可提高牙 口刀具的耐用性 。
１ ． Ｏ
哈
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第 ３ 卷 ２
外圈 、滚动体 、保持架 、润滑剂 ，可见在现代轴 承理论中轴承的润滑及润滑方式 、润滑剂的选择 对轴承正常运转起了至关重要的作用 。根据不 同 的工况条件应选择合适的润滑方式 ，高速铁路轴 承由于使用环境的限制 ，选择了一种火车特种润 滑脂 ，该脂也是 国外高速铁路轴承专用脂 。该油 脂除了润滑 、防锈的作用外 ，还起到了密封的作 用。油脂对于轴承寿命的影响主要是考虑运转速 度和工作温度下润滑的适 当程度 。润滑的效果首 先 由轴承滚 动接触表面被油膜 隔离的程度来决 定 ，在 油膜 厚度 、油 的粘度 合适 、清洁 程度 良好 的情况下 ，足以在轴承滚动接触表面形成弹性流 体动压时 ，将形成 良好的润滑条件 ，对提高轴承 寿命有益。滚动体在装有润滑脂 的轴承 内公转运 动时要受到流体 的绕流阻力 ，滚动体 自转运动要 受到流体的搅拌摩擦力矩。润滑脂的摩擦在轴承 总的摩擦力矩 占很大 比例 ，为了减小摩擦 ，高铁 轴承注入的脂的体积约 占轴承 内部 自由空间的三
图 ２ 改进后牙 口槽结构
牙 口槽 槽底 宽度 ｈ 的大小 ，直接 关联着 密 封 圈 的厚度 尺 寸 和牙 口刀 的宽 度 尺 寸 。 同样 ＝ ．ｍｍ 度 的牙 口槽 ，改进 前槽 底 宽度 为 １８ 宽 ０８ ｍ，改进 后 的牙 口槽 底 宽度 为 １ ５ ．ｍ ． ｍｍ。 随着 ０ 牙 口槽 的加 宽 ，密封 圈的 厚 度相 应 变 厚 ，密 封 圈 的强度 和安 装 牢 固性得 到改 善 。同时 由于牙 口 ５ 所示 ，因 刀宽度 随之增加 ，提高 了牙 口刀 的强度和耐用 径位于牙 口槽４ 。斜坡 的根部 ，如图 ３ 此 造成 装配 困难 。 性。从生产角度看 ，生产效率也会提高。 （ ２）改 进后 ：密 封唇 的厚 度 ｈ １ ３ ＝ ． ｍｍ； ２２ 牙 口槽 总深度 及牙型 高 度 ｂ ． 的影 响 — ．。 牙 口槽 总深度 和牙型高度 ６ 的深 、浅 ，决 密封 圈外径 Ｄ ＝Ｄ４０１ 定 密 封 圈 安 装 的 难 易 程 度 。牙 口槽 总 深 度 较 深 ，意 味着 密封 圈外径 与牙 Ｖ槽 小外 径 Ｄ Ｉ 直径差 较大 ，这种结构经常出现密封圈安装困难。曾有 批密封轴承，当时牙 口尺寸Ｄ 最小 ，正常外径 尺寸的密封 圈无法用手工安装 ，该批轴承密封圈 最终用特制 的胎具完成装配。有时还需特别订制 外径尺寸小的非标准密封圈。因此 ，将牙 口深度 由１ ｍ 改为１ ５ ｍ；牙型高度 ６ ． ｍ ． ｍ ７ ．ｍ ３ 由０ ｍ 改为 ４ ０ ５ ｍ。牙 口槽总深度 变浅， ．ｍ ２ 解决了密封轴承装 配难题。同时 ，因槽底与轴承外径 Ｄ的距离在半 径 方 向加 大 了０３ ｍ ． ｍ，也 就是槽 底 的壁厚 增加 了 ５ ０３ ｍｍ， 小 了 防尘 盖 压 人 后套 圈产 生 外涨 变 形 ．５ 减 量 ，保证 了成 品轴承 外径 的圆度 、径 向跳 动 和径 向游 隙不 超差 。 ２３ ． 倒 角 的影 响 槽底根部 内侧Ｒ ，是属 于密封盖 、防尘 圈 处 装配后仍然闲置的部分空间。为提高牙 口刀具寿 命继而提高生产效率 ，故在此处加设 角。 倒 倒角尺寸数值 ，是在满足牙 口尺寸与密封圈尺寸 各种极限状态下确定的。 ２４ 角 的影 响 ． 角最大设 定为５ 。。角度如果过 大 ，安装 防尘盖时，防尘盖在被压靠的情况下其变形所产 生的垂直分力易造成防尘盖向内凹陷，出现盖变 形 、瘪盖并且可能引起 碰套现象。 适当的ｖ ； ｅ ｌ ｎ ；ｕ ｔ ａ ｓ ａ ｅ ｐ ｇ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｒ ｇ ’ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ａ ｇ ｄ ｓ ｐ；ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｅｂ ｌ ｂ ａ ｎ ｓ ｉ ｒ ｃ ｄ ｉ
提下 ，不应太复杂 。应考虑其工艺性和生产效率 以及成型刀具 的寿命 。以牙 口槽宽度 Ｈ Ｉ ｍ ＝ ． ｍ的 ８ 目前国内生产 的深沟球轴承主要有两种密封 密封轴承为例 ，说明牙 口槽在优化设计上进行 的 结构形式 ，即密封圈轴承和防尘盖轴承 。我厂多 改 进 。 改进前牙 口 槽形状如图 １ 所示 ，牙 口槽深且 年来生产 的带密封圈和防尘盖 的深沟球密封轴承 窄 （ ＝ ． ｍ ｈ ０８ ｍ）；改进后 的牙 口槽形状 Ｂ Ｉ ｍ ；＝ ． ７ ｍ 的外 圈是 通用 的 ，也就 是 同 型号 的带 防尘 盖 的 轴 Ｈ（． １８ 、 承与带密封圈的轴承 ，用同样 的外 圈。但是 ，经 过多年的实践验证 ，部分密封结构仍然存在着一 定 的问题 ， 致使成品轴承出现装配困难 、密封圈 手 工 无法 压人 或 压人 后 密 封 圈变形 、 凹瘪 ；防尘 盖 安装 后 轴 承外 径 的 圆度 、径 向游 隙 、径 向跳 动 等出现超差现象 。改进后 的密封结构 ，不仅改善 了上述现象 ，而且延长了牙 口刀具寿命 ，提高了 生 产效 率 。
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１ 前 言
２ 牙 口槽 设计
牙 口槽形状 的设计 ，在保证 密封性 能的前
收稿 日期 ：２ １— ｌ Ｏ ． ０ ｌＯ—３ 作者简介 ：王朝光 （ ９ ０ 女， １６ 一）， 高级工 程师．
图 １ 改进前牙 口槽结构
女图２ 口 所示， 和 槽浅且宽（
３ ｍ ；＝ ． ｍ ） ５ ｍｈ１ ５ ｍ， ０
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分之一 左右 。
４ 结 束语
本文从结构 、材料 、加工工艺 、润滑等方面 对影响高速铁路轴承疲劳寿命的主要因素做了分 析， 该分析是轴承理论研究结合我公司高速铁路 轴承实际生产加工情况的一个初步分析 ，可作为 分析因疲劳寿命不足而损坏 的轴承的一种参考 ， 同时对于如何提高高速铁路轴承疲劳寿命也可作
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图 ３ 改进前密封结 构
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图 ４ 改进后密封圈结构
图 ５ 防尘盖结 构示 意图
改进后 的牙 口槽浅 ，密封 圈外径 Ｄ 小于牙 口槽 槽 底 直 径 Ｄ ， 口槽 底 径 与 密封 圈外 径 又 有 牙 ０１ ｍ的间隙量 ，安 装后 的密封唇外径恰 好在 ．ｍ ４ 。斜坡上的中部形成轴 向定位 、以径向压缩方 ５ 式镶嵌于外圈上， 使密封圈紧紧地被锁在槽里 ， 达到 良好的密封 圈牢固性 ，即保证外 圈不漏脂 ， 又保 证较 小 的装配 压力 ，如 图 ４所 示 。 由于密封
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深 沟 球 轴 承 密 封 结构 的 改 进
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摘
要 ：针 对深沟球轴承 密封 圈安装 困难 、手工 无法压 入或压入后变形 、凹瘪及 防尘盖安装后轴承外径 的圆
度 、径 向跳 动、径 向游 隙出现超差 等现象进行 了分析 ，对 牙 口槽 、密封 圈和 防尘盖结构进 行 了改进 ，解决 了 密封 圈和 防尘盖 安装存在 的问题。 关键词 ：牙 口槽 ；密封圈；防尘盖 ；密封深沟球轴承 中图分类号 ：Ｔ ３． Ｈ１３ ３ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章 编码 ：１７—５２ ０ ０—０ １０ ６２ ４８（ １） ００ －２ ２ １２
并且槽底根部里侧有半径为Ｒ ０５ ｍ的倒角。 ＝． ｍ ２１ 牙 口槽槽底宽度 ｈ ． 的影响
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３ 密封 圈结构 的设 计
通常装有橡胶密封圈的轴承在不用模具压合 装配时 ， 直接可用手工压入密封圈。密封轴承的 密 封性 能 的稳 固性 主要 取决 密 封 圈与牙 口槽 之 间 各 个尺寸 的配合状 态 。密封唇 （ 图 ３所示 ） 见 的薄 、厚 与 密封 圈外 径 的大 、小 ，不仅 影 响密 封 圈稳 固性 ，还 关 系到 密封 圈安 装 的难 易程 度 。改 进后的密封结构是通过牙 口槽与密封圈相配合时 各种 极 限状 态而 确定 的 尺寸 与公 差 。密封 圈 改进 前 、后的主要尺寸设计如下 ： （ 改 进前 ：密 封唇 厚度 ｈ １１ １） ＝ ．ｍｍ；密封 圈外 径 Ｄ ＝Ｄ４０１ ＋．； 由于 改 进前 牙 口槽 深 ，密 封 圈外 径 Ｄ 大 又 于 牙 口槽 槽 底 直 径 Ｄ ，且 与 密 封 槽 底 部 直 径 有 ０１ ．ｍｍ的径 向过 盈 量 ，密封 圈安 装 后 ，密 封 唇外
为一种 参考 。
参考 文献 ：
［１］ 群 义 、邓 四二 ． 动轴 承设 计 原 理 ［ ］；河 贾 滚 Ｍ 南 ：河南科技大学轴承研究所 ，２ ０ ． ０５
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第 ３ 卷 ２
外圈 、滚动体 、保持架 、润滑剂 ，可见在现代轴 承理论中轴承的润滑及润滑方式 、润滑剂的选择 对轴承正常运转起了至关重要的作用 。根据不 同 的工况条件应选择合适的润滑方式 ，高速铁路轴 承由于使用环境的限制 ，选择了一种火车特种润 滑脂 ，该脂也是 国外高速铁路轴承专用脂 。该油 脂除了润滑 、防锈的作用外 ，还起到了密封的作 用。油脂对于轴承寿命的影响主要是考虑运转速 度和工作温度下润滑的适 当程度 。润滑的效果首 先 由轴承滚 动接触表面被油膜 隔离的程度来决 定 ，在 油膜 厚度 、油 的粘度 合适 、清洁 程度 良好 的情况下 ，足以在轴承滚动接触表面形成弹性流 体动压时 ，将形成 良好的润滑条件 ，对提高轴承 寿命有益。滚动体在装有润滑脂 的轴承 内公转运 动时要受到流体 的绕流阻力 ，滚动体 自转运动要 受到流体的搅拌摩擦力矩。润滑脂的摩擦在轴承 总的摩擦力矩 占很大 比例 ，为了减小摩擦 ，高铁 轴承注入的脂的体积约 占轴承 内部 自由空间的三
图 ２ 改进后牙 口槽结构
牙 口槽 槽底 宽度 ｈ 的大小 ，直接 关联着 密 封 圈 的厚度 尺 寸 和牙 口刀 的宽 度 尺 寸 。 同样 ＝ ．ｍｍ 度 的牙 口槽 ，改进 前槽 底 宽度 为 １８ 宽 ０８ ｍ，改进 后 的牙 口槽 底 宽度 为 １ ５ ．ｍ ． ｍｍ。 随着 ０ 牙 口槽 的加 宽 ，密封 圈的 厚 度相 应 变 厚 ，密 封 圈 的强度 和安 装 牢 固性得 到改 善 。同时 由于牙 口 ５ 所示 ，因 刀宽度 随之增加 ，提高 了牙 口刀 的强度和耐用 径位于牙 口槽４ 。斜坡 的根部 ，如图 ３ 此 造成 装配 困难 。 性。从生产角度看 ，生产效率也会提高。 （ ２）改 进后 ：密 封唇 的厚 度 ｈ １ ３ ＝ ． ｍｍ； ２２ 牙 口槽 总深度 及牙型 高 度 ｂ ． 的影 响 — ．。 牙 口槽 总深度 和牙型高度 ６ 的深 、浅 ，决 密封 圈外径 Ｄ ＝Ｄ４０１ 定 密 封 圈 安 装 的 难 易 程 度 。牙 口槽 总 深 度 较 深 ，意 味着 密封 圈外径 与牙 Ｖ槽 小外 径 Ｄ Ｉ 直径差 较大 ，这种结构经常出现密封圈安装困难。曾有 批密封轴承，当时牙 口尺寸Ｄ 最小 ，正常外径 尺寸的密封 圈无法用手工安装 ，该批轴承密封圈 最终用特制 的胎具完成装配。有时还需特别订制 外径尺寸小的非标准密封圈。因此 ，将牙 口深度 由１ ｍ 改为１ ５ ｍ；牙型高度 ６ ． ｍ ． ｍ ７ ．ｍ ３ 由０ ｍ 改为 ４ ０ ５ ｍ。牙 口槽总深度 变浅， ．ｍ ２ 解决了密封轴承装 配难题。同时 ，因槽底与轴承外径 Ｄ的距离在半 径 方 向加 大 了０３ ｍ ． ｍ，也 就是槽 底 的壁厚 增加 了 ５ ０３ ｍｍ， 小 了 防尘 盖 压 人 后套 圈产 生 外涨 变 形 ．５ 减 量 ，保证 了成 品轴承 外径 的圆度 、径 向跳 动 和径 向游 隙不 超差 。 ２３ ． 倒 角 的影 响 槽底根部 内侧Ｒ ，是属 于密封盖 、防尘 圈 处 装配后仍然闲置的部分空间。为提高牙 口刀具寿 命继而提高生产效率 ，故在此处加设 角。 倒 倒角尺寸数值 ，是在满足牙 口尺寸与密封圈尺寸 各种极限状态下确定的。 ２４ 角 的影 响 ． 角最大设 定为５ 。。角度如果过 大 ，安装 防尘盖时，防尘盖在被压靠的情况下其变形所产 生的垂直分力易造成防尘盖向内凹陷，出现盖变 形 、瘪盖并且可能引起 碰套现象。 适当的ｖ ； ｅ ｌ ｎ ；ｕ ｔ ａ ｓ ａ ｅ ｐ ｇ ｏ ｖ ａ ｌ ｅ ｒ ｇ ’ ｙ ｗｏ ｄ ： ｏ ｔ ｒ ｏ ｅ ｓ ａ ｇ ｄ ｓ ｐ；ｅ ｌ ｅ ｒ ｏ ｅｂ ｌ ｂ ａ ｎ ｓ ｉ ｒ ｃ ｄ ｉ
提下 ，不应太复杂 。应考虑其工艺性和生产效率 以及成型刀具 的寿命 。以牙 口槽宽度 Ｈ Ｉ ｍ ＝ ． ｍ的 ８ 目前国内生产 的深沟球轴承主要有两种密封 密封轴承为例 ，说明牙 口槽在优化设计上进行 的 结构形式 ，即密封圈轴承和防尘盖轴承 。我厂多 改 进 。 改进前牙 口 槽形状如图 １ 所示 ，牙 口槽深且 年来生产 的带密封圈和防尘盖 的深沟球密封轴承 窄 （ ＝ ． ｍ ｈ ０８ ｍ）；改进后 的牙 口槽形状 Ｂ Ｉ ｍ ；＝ ． ７ ｍ 的外 圈是 通用 的 ，也就 是 同 型号 的带 防尘 盖 的 轴 Ｈ（． １８ 、 承与带密封圈的轴承 ，用同样 的外 圈。但是 ，经 过多年的实践验证 ，部分密封结构仍然存在着一 定 的问题 ， 致使成品轴承出现装配困难 、密封圈 手 工 无法 压人 或 压人 后 密 封 圈变形 、 凹瘪 ；防尘 盖 安装 后 轴 承外 径 的 圆度 、径 向游 隙 、径 向跳 动 等出现超差现象 。改进后 的密封结构 ，不仅改善 了上述现象 ，而且延长了牙 口刀具寿命 ，提高了 生 产效 率 。
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１ 前 言
２ 牙 口槽 设计
牙 口槽形状 的设计 ，在保证 密封性 能的前
收稿 日期 ：２ １— ｌ Ｏ ． ０ ｌＯ—３ 作者简介 ：王朝光 （ ９ ０ 女， １６ 一）， 高级工 程师．
图 １ 改进前牙 口槽结构
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３ ｍ ；＝ ． ｍ ） ５ ｍｈ１ ５ ｍ， ０
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４ 结 束语
本文从结构 、材料 、加工工艺 、润滑等方面 对影响高速铁路轴承疲劳寿命的主要因素做了分 析， 该分析是轴承理论研究结合我公司高速铁路 轴承实际生产加工情况的一个初步分析 ，可作为 分析因疲劳寿命不足而损坏 的轴承的一种参考 ， 同时对于如何提高高速铁路轴承疲劳寿命也可作