专利名称:轴承半接触、半非接触密封结构的制作方法
技术领域:
本发明属于轴承结构,具体说是一种轴承半接触、半非接触密封结构。
背景技术:
现有的主要由内圈、外圈以及介于二者之间的滚动体和密封件构成的滚动 轴承,转动时密封件通常相对外圈静止、相对内圈转动。
面对苛刻的市场要求和生产的实际现状,有的制造企业一方面为了检测轴 承静态密封综合效果,另一方面也为了追求"绝对密封",对每一套轴承进行密
封检测(见图15、 16):在轴承22的一端装配上密封件,另一端不装密封件并 向上,在轴承22的底下垫一张纸21,在轴承内注入煤油23,水平放置24-72 小时,看垫在轴承底下的纸21上有否轴承渗漏的煤油,不渗漏者为合格,并将 此作为轴承总检的一道工序,以致于将轴承的密封引向真正的"绝对密封"。实 际使用时,由于密封太好,在刚启动时(轴承从启动到正常运转的过程也是内 腔温度升高的过程,反之,轴承从正常运转到停止的过程也是内腔温度降低的 过程)轴承内腔是负压,密封件的密封唇更加紧压轴承表面,给轴承带来了更 大的摩擦、更大的启动力矩、更大的磨损、更大的温升,进而又加剧了油脂和 密封件更早的高温老化和油脂更多的渗漏,以致造成轴承的过早失效,事与愿 违。
而密封件1与内圈5之间的密封形式多见于两种结构接触式密封(见图 13、 14)和非接触式密封(见图11、 12),前者是整个内缘密封唇全部密封接触 在内圈上,后者是整个内缘密封唇与内圈之间保持缝隙25达到全部不接触,有 多个内缘密封唇形成多层密封结构时,有的内缘密封唇采用接触式密封,有的 内缘密封唇采用非接触式密封。非接触式密封结构几乎没有密封摩擦,它的优 点是运转摩擦小、磨损少、温升小、极限转速高,它的缺点是密封间隙大、
3密封性能差;接触式密封由于密封唇紧紧地箍住或紧压套圈滑动表面,它的优 点是密封性能好;它的缺点是运转摩擦阻力大、温升高、极限转速低、密 封件和油脂易在高温中加速老化。这两种模式都难以实现"运转摩擦小、磨损 少、温升小、极限转速高、且密封性能又好"的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有技术存在的难以实 现运转摩擦小、磨损少、温升小、极限转速高且密封性能又好的要求的缺陷, 提供一种轴承半接触、半非接触密封结构,为此采用以下技术方案
轴承半接触、半非接触密封结构,包括内圈、外圈和介于二者之间的密封 件,所述密封件具有至少一个内缘密封唇,其特征是所述的内缘密封唇中至少 一个的局部与内圈之间保持间隙,其余部分作为接触部与内圈密封接触。
上述技术方案,通过在内缘密封唇的局部与内圈之间保持间隙实现轴承内 腔与外界的连通,让启动时轴承内腔的温升气压与轴承外界大气压几乎相等, 减少压差而造成的"挤漏"现象(即内腔压力大于外界大气压而将内腔的油脂 挤出的现象),也让轴承停转时内腔的冷态气压与轴承外界的大气压几乎等同, 减少因"绝对密封"而造成此时的腔内负压,避免内缘密封唇紧压内圈表面而 造成压力过量,加剧启动时的磨损和温升。这种结构在一个内缘密封唇上同时 实现了接触式密封和非接触式密封,达到兼具两种密封形式的优点,实现运转 摩擦小、磨损少、温升小、极限转速高、且密封性能又好的要求。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充,使其具有多种实现方式,本发 明还包括以下附加技术特征
所述的接触部与内圈的端面接触;也可以与内圈的圆柱面接触;还可以与 内圈的圆锥面接触,此时该圆锥面内侧部的直径大于外侧部的直径,这样便于 运用旋转时的"离心"原理和"泵吸"原理进行巧妙设计,将因种种原因而渗 漏的极大部分油脂进行吸回腔内,进一步减少渗漏的机率和数量,进一步的, 令内圈圆锥面与内缘密封唇之间形成朝向内腔的倾角,让内缘密封唇在内圈圆 锥面上的外侧部分形成半接触、半非接触密封,内侧部分形成非接触式密封,运用旋转时的"泵吸"原理,将渗漏的油脂在旋转时向大锥面的一端(轴承内 腔侧)"泵送",减缓渗漏机率与数量。
所述的间隙为在密封件的内缘密封唇上设置凹部形成,也可以在内圈上设 置凹部形成。
本发明的有益效果是
1、 在一个内缘密封唇上同时实现了接触式密封和非接触式密封,达到兼具 两种密封形式的优点,实现运转摩擦小、磨损少、温升小、极限转速高、且密 封性能又好的要求;
2、 实施途径多样;
3、 通过内缘密封唇的接触部与内圈的圆锥面接触,并令内圈的圆锥面内侧 部的直径大于外侧部的直径,这样便于运用旋转时的"离心"原理和"泵吸" 原理进行巧妙设计,将因种种原因而渗漏的极大部分油脂进行吸回腔内,进一 步减少渗漏的机率和数量。
4、 在圆锥面与内缘密封唇之间形成朝向内腔的倾角,该倾角将整个斜面密 封区分为内侧的间隙密封区和外侧的紧配密封区,运用旋转时的"泵吸"原理, 将渗漏的油脂在旋转时向大锥面的一端(轴承内腔侧)"泵送",减缓渗漏机率 与数量。
图1为涉及本发明密封结构的一种滚动轴承的半剖示意图。
图2为图1的A部放大图(显示出本发明密封结构的一种结构)。
图3为图2的Z-Z向剖视图。
图4为图2的B部放大图。
图5为本发明密封结构的另一种结构示意图。
图6为图7的K-K向剖视图。
图7为本发明密封结构的第三种结构示意图。
图8为图7的W-W向剖视图。
图9A、 9B为本发明"泵吸"现象的一种实验模型示意图。图IOA、 IOB为本发明"泵吸"现象的另一种实验模型示意图。
图11为现有接触式密封结构的示意图。
图12为图11的X-X向剖视图。
图13为现有接触式密封结构的示意图。
图14为图13的Y-Y向剖视图。
图15为现有的对轴承密封性能进行检验的示意图。
图16为图15的C部放大图。
图中l-密封件,2-滚动体,3-外圈,4-保持架,5-内圈,6-内缘密封唇, 7-间隙,8-接触部,9-凹部,10-端面,l卜圆柱面,12-圆锥面,13-内锥体, 14-外锥体,15-钢球,16-油脂,17-间隙密封区,18-紧配密封区,19-主内缘 密封唇,20/20a/20b-副内缘密封唇,21-纸,22-轴承,23-煤油,24-内腔,25-缝隙,倾角,D1-圆锥面的内侧部直径,D2-圆锥面的外侧部直径。
具体实施例方式
以下结合附图通过几个较佳实施例对本发明做进一步说明。 实施例一
如图l所示的滚动轴承,其由一个外圈3、 一个内圈5、若干滚动体2、 一 个保持架4和密封件1装配而成,其与现有结构的区别体现在A部(详见图2、 3、 4),密封件1具有一个内缘密封唇6,内缘密封唇6上均布两个凹部9,在 两个凹部9之间为接触部8,接触部8呈圆锥面状,其与圆锥面12之间形成朝 向内腔24的倾角P ,该倾角3在内缘密封唇与内圈圆锥面之间形成内侧的间隙 密封区17,外侧的紧配密封区18。在装配状态下密封件1的凹部9与内圈5之 间保持间隙7,接触部8与内圈5的圆锥面12 (即母线倾斜于内圈轴线的面) 密封接触,且圆锥面12内侧部(即临近内腔的部位)的直径D1大于外侧部(即 临近外界的部位)的直径D2,内缘密封唇在内圈圆锥面上的外侧部分由于紧配 因素形成接触密封,又由于间隙7的存在,最终在内圈圆锥面上的外侧部分形 成了半接触、半非接触密封,而内缘密封唇的内侧部分则因倾角3的存在与内 圈圆锥面形成非接触式密封;在转动时又可以形成"泵吸"现象(按照图9A所
6示实验结构,锥角相同的内锥体13和外锥体14,在两者中间布满单层的小钢球 15,将其一个固定另一个旋转,运转一段时间后,大部分小钢球都往大锥孔的 一端掉出(见图犯);将这些小钢球换成一层薄薄的油脂16,也发现了类似的 情况,在大锥孔的一端如同有一个"泵"在吸一样,将油脂16吸向大端一侧(见
图IOA、 IOB),这种现象这里定义为"泵吸"现象),将因种种原因而渗漏的极
大部分油脂进行吸回腔内,进一步减少渗漏的机率和数量。
上述图3中所示的间隙7也可以通过在内圈5上设置凹部形成。 实施例二
如图5、 6所示,密封件1具有一个主内缘密封唇19和一个副内缘密封唇 20,副内缘密封唇20与内圈的圆柱面11 一般为间隙配合,将主内缘密封唇19 制成非正圆(如椭圆),从而在装配状态下使其极大部分作为接触部8接触在内 圈的圆柱面11 (即母线与内圈轴线平行的面)上形成密封接触、 一小部分与内 圈的圆柱面11形成间隙7,从而形成半接触、半非接触密封结构。 实施例三
如图7、 8所示,密封件1具有一个主内缘密封唇19和两个副内缘密封唇 20a、 20b (两个副内缘密封唇20a、 20b与内圈5表面一般是非接触密封),在 主内缘密封唇19上设计凹部9或者将主内缘密封唇19设计成波浪状(显然的, 也可以在内圈的端面上设置凹部),在装配状态下主内缘密封唇19靠弹性压在 内圈5的端面10上(即与内圈轴线垂直的面),由主内缘密封唇19的凹部9与 内圈5的端面10形成间隙7;由主内缘密封唇19的接触部8与内圈5端面10 形成接触密封;由此构成内圈端面10与主内缘密封唇19之间的半接触、半非 接触密封结构。
进一步的,在该结构中,波浪状的主内缘密封唇19形成的间隙斜楔过渡, 将运转排气时带出的或其他因素带出的油脂,在渗漏过程中,又楔入接触部与 密封面之间,以起到改善接触部摩擦状态的作用,变原来的干摩擦或半干摩擦 为半干摩擦或润滑摩擦,以减少内缘密封唇粘着磨损、摩擦磨损,降低旋转摩 擦力矩和降低产品温升,延长轴承密封性能和油脂寿命周期。下面以汽车张紧轮(惰轮)轴承的应用说明本发明的工作。
汽车张紧轮(惰轮)轴承由于是使用在汽车发动机前端,是高温下外圈高
速旋转, 一般转速8000—15000R.P.M;环境温差变化也较大,达到-30—150度; 灰尘和雨水时时面临;所以它对密封的要求极高,可以这么说,密封的寿命几
乎就是这轴承的寿命。
经上一次使用后,轴承有"热态"变成了 "冷态",由于采用了 "半接触、 半非接触"密封设计模式,轴承内腔的气压与腔外的大气压几乎相等,所以内
缘密封唇没有死死地箍住轴承内圈;在"半非接触"部位的两侧由于存在"毛 细"现象,油脂析出的基础油就会渗在这两侧。
轴承下一次刚启动的时,内缘密封唇与内圈表面就产生摩擦,而渗在这两 侧的基础油起到了改善润滑状态的作用,让其摩擦更小、磨损更少、发热不高。 磨损的减少让密封件更加地耐用;温升的降低,反过来又延长了密封材料和油 脂的老化周期。
随着转动的持续,轴承温升不断上升,内腔气体也渐渐地膨胀,膨胀的一 部分气体通过间隙排出;规避了全接触密封结构膨胀气体无法合理排放的问题 (这个压差的存在,会把粘附在内缘密封唇附近内侧的油脂挤出腔外);在这缓 慢排放的过程当中,或多或少地会带出一些油脂,或种种的其它原因也会缓慢 泄漏一部分油脂,"带出"的速度远远慢于密封件的转速,所以这些油脂在泄漏 过程中就被楔入了 "半接触、半非接触"的密封区,依靠结构的"离心"原理 和"泵吸"原理,将这些油脂中的大部分又吸回密封件的内腔24中,这样一来 就减缓了油脂渗漏的机率和数量,大大提高了轴承的密封性能。
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权利要求
1、轴承半接触、半非接触密封结构,包括内圈(5)、外圈(3)和介于二者之间的密封件(1),所述密封件(1)具有至少一个内缘密封唇(6、19、20a、20b),其特征是所述的内缘密封唇(6、19、20a、20b)中至少一个的局部与内圈(5)之间保持间隙(7),其余部分作为接触部(8)与内圈(5)密封接触。
2、 根据权利要求1所述的轴承半接触、半非接触密封结构,其特征是所述 的接触部(8)与内圈(5)的端面(10)接触。
3、 根据权利要求1所述的轴承半接触、半非接触密封结构,其特征是所述 的接触部(8)与内圈(5)的圆柱面(11)接触。
4、 根据权利要求1所述的轴承半接触、半非接触密封结构,其特征是所述 的接触部(8)与内圈(5)的圆锥面(11)接触,且该圆锥面(12)内侧部的 直径(Dl)大于外侧部的直径(D2)。
5、 根据权利要求4所述的轴承半接触、半非接触密封结构,其特征是所述 的圆锥面(12)与内缘密封唇(6)之间形成朝向内腔(24)的倾角(e)。
6、 根据l-5任一权利要求所述的轴承半接触、半非接触密封结构,其特征 是所述的间隙(7)为在密封件(1)的内缘密封唇(6)上设置凹部(9)形成。
7、 根据l-5任一权利要求所述的所述的轴承半接触、半非接触密封结构, 其特征是所述的间隙(7)为在内圈(5)上设置凹部形成。
全文摘要
轴承半接触、半非接触密封结构,属于轴承结构;现有的接触式和非接触式密封结构难以实现运转摩擦小、磨损少、温升小、极限转速高且密封性能又好的要求。本发明包括内圈、外圈和介于二者之间的密封件,所述密封件具有至少一个内缘密封唇,其特征是所述的内缘密封唇中至少一个的局部与内圈之间保持间隙,其余部分作为接触部与内圈密封接触。该结构在一个内缘密封唇上同时实现了接触式密封和非接触式密封,达到兼具两种密封形式的优点,实现运转摩擦小、磨损少、温升小、极限转速高、且密封性能又好的要求。
文档编号F16C33/76GK101457792SQ20071016476
公开日2009年6月17日 申请日期2007年12月13日 优先权日2007年12月13日
发明者毛昌金, 王文波, 陈炳顺 申请人:陈炳顺