金维密封科技 图 |O型圈 透明硅胶|O型圈

浅谈滚动轴承的密封

  摘　要：如果滚动轴承的密封性能不好，就会导致灰尘、水分和杂物侵入轴承内，并致使润滑剂的流失。从而产生零部件的磨损，同时由于润滑剂的泄漏进而造成环境污染和产品污染。本文仅从接触式密封、非接触式密封、机械密封和混合式密封来分析滚动轴承的密封原理和效果，旨在实现滚动轴承良好的密封性能。

　　关键词：滚动轴承；接触式密封；非接触式密封；机械密封；混合式密封

　　轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的回转零件，它是机械中重要的组成部分。滚动轴承具有摩擦力矩小，易起动，载荷、转速及工作温度适用范围较广等优点，在机械中应用非常广泛。由于滚动轴承是精密的部件，所以一定要保证其密封装置的可靠性。否则，就会给生产和管理带来很大的隐患。

　　1　接触式密封

　　即在轴承盖内放置软材料与转动轴直接接触而起到密封作用。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，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，多用于中、低速的情况，同时要求与密封件接触处轴的表面硬度大于40HRC，表面粗糙度Ra＜0.8μm。

　　1.1毡圈密封

　　在轴承盖上开出梯形槽，将矩形剖面的细毛毡放置在梯形槽中与轴接触，或用压盖轴向压紧，使毡圈受压缩而产生径向压力抱在轴上，从而达到密封目的。这种密封结构简单，成本低，但密封效果差，且不能调整，磨损较严重，主要用于轴颈的圆周速度ν＜4-5m/s，工作温度＜90℃的脂润滑场合。

　　1.2皮碗密封

　　在轴承盖中放置一个密封皮碗（皮碗是用耐油橡胶等材料制成的）直接压在轴上。为增强密封效果，用一环形螺旋弹簧压在皮碗的内圈，使皮碗内圈与轴有较严密的配合，密封效果比毡圈密封为好，适用于轴颈的圆周速度ν＜6-7m/s的脂润滑或润滑油润滑，缺点是皮碗橡胶易硬化和易于磨损。使用时须注意皮碗密封凸缘的方向，如果为了防止漏油，则皮碗凸缘应向着轴承，如果要防止杂质侵入，则皮碗凸缘应背向轴承，要求高时可成对使用。

　　1.3密封圈密封

　　密封圈常用皮革、塑料或耐油橡胶制成，可以根据需要做成不同的剖面形式。O形密封圈剖面为圆形，依靠本身的弹力压在轴上，结构简单，装拆方便。常用的还有J形和U形剖面的密封圈，它们都具有唇形的结构。密封唇口的方向要朝向密封的部位，这一点与皮碗密封中凸缘的方向相似。当温度高、转速大时，好密封唇口也背向轴承朝外安装。密封圈密封效果比毡圈好，可用于脂和油润滑的密封。为提高密封效果，轴颈与密封圈接触处好经过表面硬化并磨光或抛光，以增强耐磨性。

　　1.4骨架密封

　　我们常说的骨架密封，即是皮碗密封的改进，为提高皮碗密封的整体强度，在耐油橡胶里面安装断面为L型、整体为环形的金属衬，使皮碗密封不易变形，提高使用寿命，这种密封安装方便，使用性能较好，一般适用于轴颈的圆周速度ν＜7m/s的场合，目前大部分离心泵轴承箱均采用骨架密封。

　　1.5密封环密封

　　这是一种带有缺口的环状密封件，把它放置在套筒的环槽内，套筒与轴一起转动，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，即可起到密封作用，这种密封较复杂。

　　2　非接触式密封

　　非接触式密封的密封元件与运动件不接触，且有适当间隙。这种密封在工作时几乎不产生摩擦热，没有磨损，故用于高速和高温场合。

　　2.1间隙密封

　　间隙密封是在轴与轴承盖通孔之间留有细小环形间隙，半径间隙为0.1-0.3mm，间隙愈长愈小，密封效果愈好。为提高密封效果，可在轴承盖孔内开多个并列的环形槽，并在槽中填满润滑脂。如果用于润滑油密封时，可在轴承盖的孔壁上车出螺纹槽，欲向外泄漏的润滑油因螺旋输送作用而被送回轴承内，螺纹槽的旋向须根据轴的转向确定。

　　2.2甩油环密封

　　油润滑时，可通过轴上甩油环的离心力将沿轴隙泄漏的油甩到轴承盖的槽内，并通过回油孔流回轴承或油池内，其密封效果相当可靠，为了产生必需的离心力，轴颈的圆周速度不得低于5-6m/s。甩油环也常用于隔离轴承内的润滑脂和箱体内的润滑油。

　　2.3迷宫式密封

　　这种密封的基本原理是在密封处形成流动阻力较大的一段流道。从结构上使静止件与转动件间形成曲折的小缝隙，构成“迷宫”。如果“迷宫”是径向的，则轴向尺寸紧凑，但径向尺寸较大；如果“迷宫”是轴向的，则径向尺寸紧凑，但轴承盖要剖分，且轴向间隙要大些，以免因轴的热变形而卡死。迷宫式密封无论是对润滑油和润滑脂都相当可靠，而且速度愈大效果愈好。

　　3　机械密封

　　这种密封是由低摩擦材料制成的密封环（动环与静环）及压紧弹簧等组成。动环固定在轴上，静环固定在压盖上，动环与静环端面在弹簧压力下互相贴合。这种密封的特点是动环、静环端面相对滑动，摩擦及磨损集中在密封元件上，对轴没有丝毫损伤。该密封性能可靠，使用寿命长，摩擦功耗小，适用范围广。能用于低温、高温、高压、高真空、各种转速以及各种腐蚀性、易燃、易爆、有毒介质密封。但结构复杂，制造较困难，成本较高。

　　4　混合式密封及设法改进结构

　　为了提高密封效果，可将各类密封形式混合使用。必要时，也可改进结构。

　　如有一台离心式鼓风机，其轴承为双列向心球面滚子轴承，型号为22326，采用骨架密封，规格为Φ150×Φ125×15，轴承润滑用普通机油L-AN32，润滑方式为油浴润滑，转速为980转/分。该鼓风机自投用以来，轴承箱润滑油始终严重泄漏，为防止轴承因缺油导致抱轴，司炉工每天不得不频繁加油，每年润滑油损失量达1000多公斤。检修时发现，骨架密封并没有损坏，也没有失去弹性，轴与骨架密封接触的表面也没有磨损，即使选用配合过盈量较大的骨架密封，也不能解决问题。我们研究发现：该离心式鼓风机泄漏的原因在于轴承具有球面圆柱形的特点，O型圈 透明硅胶，在鼓风机运行时，轴承向压盖侧轴向甩油，且甩油量大，并有一定的冲击力，使轴承压盖侧不断聚集大量且具有一定动能的润滑油，在骨架密封周围产生一定的压力。鼓风机在运转中，因转速不太高，骨架密封与轴之间易产生微小间隙，具有一定动能的润滑油便顺着该间隙向外渗漏，严重时达70滴/分。

　　根据对鼓风机轴承箱漏油原因的分析，仅靠更换骨架密封不能从根本上解决问题，所以，采用多种密封形式相结合的方法，来实现零泄漏。

　　首先，在原骨架密封的基础上再增加一道骨架密封，并增加迷宫密封。安装*二道骨架密封后，向内侧加工两道环形槽，槽宽为3mm，100 5硅胶O型圈，槽深为5mm，即迷宫密封。

　　其次，用导油的办法（加回油孔将油导回箱体内）来解决泄漏，在这两道环形槽之间沿径向钻Φ6小孔，数量为3个，圆周方向均布，再在压盖内侧沿轴向钻Φ6小孔，数量也为3个，周向均布，并且使轴向孔与径向孔连通，这样会使流向沟槽的油顺着小孔返回轴承箱。

　　为了克服甩油量过大的弊病，在轴承外侧与内侧骨架密封之间安装一个挡油盘，挡油盘厚度为3mm，油盘外径为Φ200mm，轴向套筒伸长为13mm，在套筒圆周均匀钻3个Φ4螺纹孔，用**丝与轴固定。这样，轴承轴向甩的油大部分落在挡油盘上而回到轴承箱内，其余部分经骨架密封和非接触式密封联合密封，返回到轴承箱内，鼓风机投运后，达到了零泄漏。

　　5　结论

　　滚动轴承已成为机械中的重要支承部件。其密封形式要考虑轴颈的圆周速度，O型圈 压力，轴承采用润滑剂的种类，温度及环境条件等。某些情况，还可改造结构来解决密封问题。总之，在工程设计上常常是根据轴承工作状况和工作环境对密封程度的要求，运用各种密封形式，既要采用经济、简单的结构，又要保证密封装置的可靠性。

O型密封圈机器视觉自动检测方案

本方案采用合耕GB7000视觉运动控制器，通过客户测试使用，可很好的达成客户的应用指标，实现通用性好、检测操作简单灵活等特点。

一、研制背景 　　

目前，生产“O”型密封圈的厂家和做“O”型密封圈贸易的企业都存在质量缺陷检测非常麻烦和费时的问题。特别是生产企业都会投入8-10人的规模检测，其方法基本上都是人工肉眼检测O型圈表面的飞边、断裂、缺料等缺陷。甚至有些企业还把大量的O型圈发外检测，这些办法虽然能够减低生产企业的部分成本，但其检测的质量却大打折扣，而且人工检测存在大量误检和漏检的物料（眼睛疲劳、人的情绪波动），因此引发了很多客户的投诉、甚至大量退货的质量事故。另外，为了保证人眼检测效果，人工检测还需要每2个小时休息15-30分钟，而且人眼检测是无法检测O型圈的反面缺陷的。 　　

因此，应广大客户的迫切需求，合耕科技为客户定制开发了一款机器视觉自动检测O型圈的设备，得到用户的赞许和**。 　　

二、设备介绍

图1：设备整体外形图

图2 设备运行现场

2.1 系统概述 　　　

该设备是合耕科技*的一款针对“O”型橡胶密封圈表面存在飞边、针孔、缺料、断裂等缺陷的全自动检测设备（正反两面都检），可以完全根据客户要求进行定制开发。该系统采用公司*的合耕GB7000视觉运动控制器、将设备的视觉检测和运动控制、PLC功能高度集成，O型圈，并且预留了MES信息化接口、可以无缝接入客户的生产管理系统和ERP。具有优异的性能、通用性好、检测操作简单灵活等特点。

2.2工作原理 　　　

将待检测的橡胶圈倒入震动盘中，橡胶圈通过震动盘与直振器进入玻璃转盘，玻璃转盘带动橡胶圈依次进入三组相机视野范围、并通过传感器触发相机进行拍照。三组视觉系统分别检测橡胶圈的飞边、外形尺寸、正面缺陷与反面缺陷。相机拍摄后通过视觉识别算法进行图像比对，发现不合格产品时、将有缺陷的产品送入不合格品收集箱，合格产品则通过玻璃转盘自动进入合格品收集箱。

2.3检测流程

三、性能特点 　　　

3.1 设备使用合耕科技的视觉运动控制器（机器视觉+运动控制+PLC）； 　　　

3.2 检测平均速度：6pcs/s-12pcs/s，相当于每小时至少21400个；

3.3 检测缺陷种类：尺寸、飞边、缺料、针孔、断裂等缺陷； 　　　

3.4 操作简单易用：初次录入型号后、下次检测可直接调用，检测阀值可调； 　　　

3.5 自动生成检测统计报表，对改善工艺，提高产品质量有重要参考作用； 　　　

3.6 提供信息化接口，为今后的远程维护和监控及设备联网控制提供支撑； 　　　

3.7 可根据客户要求定制检测内容及项目。 　　

四、检测界面

4.1飞边检测

4.2 断裂检测

4.3缺料（针孔）检测

五、经济效益分析

人工成本：一台设备可以代替3-4个工人的检测量，每年可为企业节约15-20万元的人工成本（按照每人每年5万元计算）。质量稳定：正反面同时**全检，产品次品率低，客户满意度高。

速度快，产量高，每天检测速度可达60万（24小时）。客户定制：按照客户要求定制不同的检测项目，而且检测要求的严格程度也可以根据不同客户定制阀值。