來源：斯凱[Kai]孚商(Shang)業技術雜志

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自從軸承[Cheng]使用内置密封後，其[Qi]可靠(Kao)性發生了巨(Ju)大變化(Hua)，特别是在污染環境[Jing]中。如[Ru]今(Jin)，憑借新的密(Mi)封設計，SKF Explorer小型密封球面滾子[Zi]軸承的性能(Neng)更佳，可為衆多應用帶來更大優勢(Shi)。

概要

通過研究如(Ru)何改進軸(Zhou)承密封的性能，SKF研發出适用于小型球面滾[Gun]子軸[Zhou]承更好的[De]密封(Feng)。這種新密封僅[Jin]用單一設計就一[Yi]應(Ying)俱全，代替了三(San)種不同的密[Mi]封解決方案[An]。對SKF最大外徑為180mm的小型球面滾子軸承産品來(Lai)說，未來将采用(Yong)經(Jing)濟的新密封設計(Ji)，降低在[Zai]衆(Zhong)多應用中的維(Wei)護需求，并延長[Zhang]維修周期，提高整(Zheng)體性能。

SKF工程[Cheng]師決定重新設計SKF球面滾子軸(Zhou)承的密封，其主[Zhu]要目[Mu]的有兩個：一是提高密封性能，二是改進制造工藝[Yi]（圖1）。

圖1

在項目進入開發階段之[Zhi]前，工程師先設定了[Le]新密封軸承的[De]功能要求[Qiu]，特别是軸承功能以及軸[Zhou]承與密封[Feng]的(De)相互影響。球(Qiu)面滾子軸承性能設(She)計專(Zhuan)家與密封性(Xing)能設計(Ji)專家攜手合作(Zuo)，使用各種設[She]計和開發工具，包[Bao]括使用以原型構建和[He]試驗驗證為(Wei)基礎的計算機模拟，來創建新的密封(Feng)。

上(Shang)世紀90年代(Dai)初，SKF首次推出了密封球面軸承。這種(Zhong)軸(Zhou)承取得了巨大成功，标準産(Chan)品範[Fan]圍[Wei]多達100多種。在改進設計取得[De]顯著成效之後，SKF在大多數[Shu]小型球面滾(Gun)子軸承尺寸[Cun]範圍中也推出了新(Xin)的密封設計作為标準産(Chan)品。這(Zhe)種全新的[De]密(Mi)封軸承可用(Yong)于電(Dian)梯、起重(Zhong)機、通風機、食(Shi)品和飲料加(Jia)工(Gong)設備等衆(Zhong)多領域，機場(Chang)的[De]行李輸送[Song]系統也是非常典型的應用之一。

在(Zai)性(Xing)能方面：

新密[Mi]封能把密封[Feng]摩擦降低50%，進而将(Jiang)軸承總[Zong]摩擦降低20%，工作溫度最[Zui]高降低20℃。與之前(Qian)尺寸[Cun]相同的SKF密(Mi)封軸承相[Xiang]比，使用[Yong]新設計的密[Mi]封軸承的極限轉(Zhuan)速提高了一倍。此外，由[You]于潤滑劑的使用壽命更長，新密封[Feng]設計[Ji]能降低維護需求，在(Zai)多項[Xiang]應用中無需(Xu)補充潤滑。

目前，SKF在(Zai)小型球面滾子軸承中主[Zhu]要使[Shi]用三種設計的(De)密封，它們都将被[Bei]新設計[Ji]的密封所[Suo]代替。新密封的型号後綴為(Wei)RS，共有37種(Zhong)外徑不大于180mm的軸承将受益于(Yu)新的密封解決方案（圖2）。

圖2

新密封設計面[Mian]面觀

有兩種密封[Feng]材(Cai)料[Liao]可供選擇，它(Ta)們是(Shi)由兩種不同(Tong)的橡膠(Jiao)化合物制(Zhi)成：丁腈橡膠和氫化丁腈橡膠[Jiao]。丁腈橡膠具有優異的(De)工程特(Te)性，是(Shi)一種通用的密封唇材料。它是用丙烯腈(Jing)和丁二烯制成的(De)共聚物，對多數礦物油及以(Yi)礦物油為基油的潤滑脂(Zhi)、汽[Qi]油、柴油和輕(Qing)質燃料油等燃料、動[Dong]物油和植物油及[Ji]脂肪、以及熱水具[Ju]有出色的耐腐蝕性。氫化丁腈橡膠是丙(Bing)烯腈和丁二烯進(Jin)行加氫處理[Li]後制成的飽和共聚物，适(Shi)用于脂肪(Fang)烴(Ting)和礦物(Wu)油應用，其物理(Li)性質和化學性[Xing]質會因聚合[He]物的構成而發生[Sheng]變化。

從[Cong]本質上說，密封性能的改進得益于三個設計因素（圖(Tu)3）。外圈上的[De]新密[Mi]封溝槽(Cao)設計改[Gai]善了密封的夾持性，使其更加貼合，并且(Qie)易于安裝。首先(Xian)，它能[Neng]實現較高的夾持力，從而(Er)降低[Di]了(Le)密封在所嵌(Qian)入的溝槽内轉(Zhuan)動的風險。其次(Ci)，全[Quan]新設計的橡膠密封端面，能更(Geng)好耐腐蝕和防劃傷。最後，新密封唇的接觸壓力得到優化(Hua)，有助于降低密封摩擦力矩。“SKF密封設[She]計師”工具[Ju]對該解(Jie)決方案進行了标準化(Hua)。

圖3

減[Jian]少摩擦[Ca]力矩能獲得更高(Gao)轉速，同時不(Bu)損壞密封唇。新的[De]極限轉速以密封唇口線速度為10 m/s作為設定值[Zhi]，而之前密封軸承的極限轉速(Su)設為開式軸承極限轉速的20%左右。對大多數軸[Zhou]承來說，這意味着極限轉速是以前的兩倍左右。

當所選的密封(Feng)球面滾子軸[Zhou]承(Cheng)運行在高速條件下時，保證工作溫(Wen)度不超(Chao)過密封材料的(De)最大建議溫度很重要。标準丁腈橡膠材料（後[Hou]綴RS）的極(Ji)限溫度為90℃，氫化丁腈橡膠[Jiao]材料（後綴RS5）為[Wei]150℃。降低軸承密[Mi]封的摩擦力矩(Ju)可(Ke)減少(Shao)發熱，從而相應地降低工作溫度。在典型[Xing]運行條件的測(Ce)試中，帶[Dai]有新設[She]計密封的[De]軸承(Cheng)溫度下降約15至(Zhi)20℃（圖4）。在實際應用(Yong)中，較低的工作溫(Wen)度意味着潤滑脂[Zhi]老(Lao)化速度減緩，相應的補充(Chong)潤滑周期變長。工作溫度降低15℃，補充潤[Run]滑周(Zhou)期會翻倍。延長補充[Chong]潤滑周期另外[Wai]一個好處是，更多軸承在運行中無需補充潤滑。

圖4

嚴(Yan)格的測試程序

SKF進行了嚴格的測(Ce)試(Shi)，以确認新(Xin)密封設計的性能，包括在[Zai]不同轉速下[Xia]對三種不[Bu]同尺寸軸承[Cheng]的密封摩擦力矩進行測試[Shi]（圖5）。測試發現，密封摩擦平均降低了約50%。亞利桑那粉[Fen]塵測試是衡量(Liang)密封抗污染(Ran)能力非常成熟的的方法。該測試在一個集[Ji]塵室[Shi]内進行，測量軸(Zhou)承内污染(Ran)物的數量。結果顯示，新密[Mi]封唇與當前使用的密封(Feng)設計一樣高效，在抗幹燥污染物方面甚至性能更佳。

圖5

為确(Que)保密封能(Neng)牢固地嵌(Qian)入外圈，研究人員進[Jin]行了三次試驗來驗證其夾持情況。結(Jie)果(Guo)顯示，密封(Feng)夾持性[Xing]得到了改善（圖6）。

圖6

SKF提供的密封球面滾子軸承已經預先[Xian]填充了潤滑，可直接安裝[Zhuang]。橡膠密封需要潤(Run)滑劑，而[Er]在密封球面滾子[Zi]軸承中，密封是用[Yong]軸[Zhou]承的潤滑脂[Zhi]來(Lai)潤滑的，因[Yin]此少[Shao]量潤滑劑溢出[Chu]是正常的。影響(Xiang)潤滑劑[Ji]洩露的因素包括轉速、溫度、軸的不對中以及(Ji)安裝方向，因此很難提前估[Gu]計洩露量。

在電梯的(De)典型[Xing]應用條件下進行的測[Ce]試表明，新密[Mi]封的潤滑脂保持性能與(Yu)目前密封設(She)計(Ji)完全一樣。

益處[Chu]多多[Duo]

綜上所述，新密[Mi]封設[She]計改進了密封性能(Neng)，從而使更多[Duo]應用無需補充潤滑。新的設計除了幫助SKF自身提(Ti)高生[Sheng]産效率，在[Zai]性能和延長使用壽命方[Fang]面也能讓最終用戶(Hu)受益匪淺。