CN111765172A - 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置 - Google Patents

一种高速外圈旋转球轴承的密封装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111765172A
CN111765172A CN202010736698.9A CN202010736698A CN111765172A CN 111765172 A CN111765172 A CN 111765172A CN 202010736698 A CN202010736698 A CN 202010736698A CN 111765172 A CN111765172 A CN 111765172A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring
sealing
sealing ring
lip
radial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010736698.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李猛
于士超
原跃平
李开元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Huayang Rolling Bearing Co ltd
Original Assignee
Wuxi Huayang Rolling Bearing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Huayang Rolling Bearing Co ltd filed Critical Wuxi Huayang Rolling Bearing Co ltd
Priority to CN202010736698.9A priority Critical patent/CN111765172A/zh
Publication of CN111765172A publication Critical patent/CN111765172A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7803—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings
    • F16C33/7806—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members suited for particular types of rolling bearings for spherical roller bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/583—Details of specific parts of races
    • F16C33/585—Details of specific parts of races of raceways, e.g. ribs to guide the rollers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7816—Details of the sealing or parts thereof, e.g. geometry, material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/72—Sealings
    • F16C33/76—Sealings of ball or roller bearings
    • F16C33/78—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members
    • F16C33/7886—Sealings of ball or roller bearings with a diaphragm, disc, or ring, with or without resilient members mounted outside the gap between the inner and outer races, e.g. sealing rings mounted to an end face or outer surface of a race

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Of Bearings (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

本发明属于轴承技术领域，涉及一种高速外圈旋转球轴承的密封装置，密封圈本体设置于轴承的外圈与内圈之间，密封圈本体的径向外侧与外圈上设置的外圈V型槽过盈配合，所述密封圈本体包括刚性骨架及硫化设置于刚性骨架上的密封橡胶；密封圈本体的径向外端构造为密封圈头部，密封圈本体的径向内端构造为密封圈唇部，密封圈唇部包括防漏脂唇、主唇及入***，其中防漏脂唇设置于密封圈本体的径向内侧的轴向内端。该密封圈与外圈配合处，与内圈配合处的优化设计，实现了密封圈跟随外圈一起高速旋转时，与内圈之间的接触力和接触压力随转速的增加而基本保持不变，解决了由于密封圈的高速旋转带来的橡胶撕裂，急剧磨损和密封失效等问题。

Description

一种高速外圈旋转球轴承的密封装置
技术领域
本发明属于轴承技术领域，涉及一种高速外圈旋转球轴承的密封装置。
背景技术
在轴承中，一个或者多个密封件用于轴承中，起到防止轴承内部油脂泄漏和外部污染物进入轴承内部的作用。通常这种密封圈固定在轴承外圈上，并与内圈配合，以便构成动态密封。按密封圈与内圈的配合形式又可分为接触式和非接触式，而接触式的密封性能远高于非接触式密封。
现代的工业和交通业等为了提高效率，特别是汽车行业，向高速化，轻量化，高效率等方向发展。对汽车发动机及其附属的机构，特别是附属机构中的涨紧轮和惰轮用轴承提出了新的要求。不仅外圈转速需要达到20000r/min，dm×n值在60万左右，而且还需要在不增加其周边额外的防护装置时，有良好防尘，防水效果。该类轴承由于是外圈高速旋转，因此密封件跟随外圈一起高速旋转。由于需要轴承有良好的密封性能，密封圈与内圈间需要接触式配合。现有的密封圈设计由于密封圈高速旋转使密封圈与内圈间的接触力随转速的增加而急剧增大或减小，导致密封件的橡胶撕裂、急剧磨损、密封失效等问题，进而导致轴承失效。
专利CN 108391275 A给出了一种高速深沟球轴承，其主要的特征在于轴承的沟道设计，例如沟道圆弧的半径与钢球直径的比值等参数，解决现有轴承内部设计不能适应高速性的要求。对密封圈的设计，特别是密封圈旋转时的密封圈设计无相应的描述。
专利 ZL 200720073652.3给出了一种高速球轴承的密封结构，其特征在于采用内宫型圈、挡边和外宫型圈构成间隙式的迷宫密封。这种密封结构使用3片密封圈，不仅增加轴承在轴向方向的宽度，还增加了装配的难度，增加了加工成本。
目前对于密封件跟随外圈一起高速旋转，且密封圈与内圈间需要接触式配合的密封结构。现有的密封圈设计由于密封圈高速旋转使密封圈与内环间的接触力随转速的增加而急剧增大或减小，导致密封件的橡胶撕裂、急剧磨损、密封失效等问题，进而导致轴承失效。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种高速外圈旋转球轴承的密封装置，该密封圈与外圈配合处，与内圈配合处的优化设计，实现了密封圈跟随外圈一起高速旋转时，与内圈之间的接触力和接触压力随转速的增加而基本保持不变，解决了由于密封圈的高速旋转带来的橡胶撕裂，急剧磨损和密封失效等问题。
按照本发明的技术方案：一种高速外圈旋转球轴承的密封装置，密封圈本体设置于轴承的外圈与内圈之间，密封圈本体的径向外侧与外圈上设置的外圈V型槽过盈配合，其特征在于：所述密封圈本体包括刚性骨架及硫化设置于刚性骨架上的橡胶；
密封圈本体的径向外端构造为密封圈头部，密封圈本体的径向内端构造为密封圈唇部，密封圈唇部包括防漏脂唇、主唇及入***，其中防漏脂唇设置于密封圈本体的径向内侧的轴向内端，密封橡胶的径向内侧一体连接密封圈腰部，主唇及入***一体连接于密封圈腰部的径向内端；
主唇抵靠于内圈上设置的内圈V型槽的槽体表面，防漏脂唇与内圈的径向外表面之间形成间隙，入***与内圈V型槽的外槽面之间形成间隙。
作为本发明的进一步改进，所述密封圈腰部与刚性骨架的径向成角为8°~15°，密封圈腰部的厚度L为0.3~0.5mm。
作为本发明的进一步改进，所述刚性骨架外径侧对应于密封圈头部倾斜设置上轴向部，上轴向部一体连接上径向部，上径向部的径向外端设有凸脊状的伸展部，以实现对相应部位的密封橡胶的紧固；所述刚性骨架的另一侧设置倾斜状的侧支撑板，密封圈腰部延伸于侧支撑板的外端。
作为本发明的进一步改进，所述密封橡胶对应于密封圈头部的轴向外端设置弹性槽。
作为本发明的进一步改进，所述密封圈头部与外圈V型槽配合的过盈量ΔA≥0.1mm。
作为本发明的进一步改进，所述刚性骨架与外圈V型槽的入口经的距离L1≥0.3mm。
作为本发明的进一步改进，所述主唇与内圈V型槽的过盈量ΔM=0.2~0.25mm。
作为本发明的进一步改进，所述主唇的头部圆角0.1mm≥R≥0.03mm。
作为本发明的进一步改进，所述密封圈头部的主唇侧区域B和入***侧区域A，两侧横截面的面积和惯性矩的差需≤10%。
本发明的技术效果在于：本发明通过对密封圈与外圈配合处，与内圈配合处的优化设计，实现了密封圈跟随外圈一起高速旋转时，与内圈间的接触力随转速的增加而基本保持不变，解决了由于密封圈的高速旋转带来的橡胶撕裂，急剧磨损和密封失效等问题。
附图说明
图1为本发明的高速外圈旋转球轴承的密封装置的示意剖视图。
图2为本发明的高速外圈旋转球轴承的密封装置头部的示意剖视图。
图3为本发明的高速外圈旋转球轴承的密封装置唇部的示意剖视图。
图4为本发明的高速外圈旋转球轴承的密封装置与内圈接触力的仿真计算结果。
图5为本发明的高速外圈旋转球轴承的密封装置与内圈接触压力的仿真计算结果。
附图标记说明：1: 外圈，2: 外圈V型槽，3:密封圈头部，4: 刚性骨架，4-1：刚性骨架上轴向部，4-2：刚性骨架上径向部，4-3：刚性骨架凸脊状的伸展部5: 密封橡胶，6: 骨架内径侧，7: 密封圈唇部，8: 密封圈腰部，9: 入***，10: 内圈V型槽，11: 内圈，12: 主唇，13: 防漏脂唇，14: 骨架外径侧，15: 弹性槽，A: 入***侧区域，B: 主唇侧区域。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在图1中省略了轴承中的滚动体、保持架等结构，仅针对密封圈以及与内外圈配合处的具体特征，对本发明的密封圈及其相关结构和其特征进行说明。
如图1~3所示，本发明是一种高速外圈旋转球轴承的密封装置，密封圈本体设置于轴承的外圈1与内圈11之间，密封圈本体的径向外侧与外圈1上设置的外圈V型槽2过盈配合，所述密封圈本体包括刚性骨架4及硫化设置于刚性骨架4上的密封橡胶5。
密封圈本体的径向外端构造为密封圈头部3，密封圈头部3与外圈V型槽2配合的过盈量ΔA≥0.1mm，进而保证外圈带动密封圈高速旋转时，不会发生密封圈蠕动，脱落等失效。
如图3所示，密封圈本体的径向内端构造为密封圈唇部7，密封圈唇部7包括防漏脂唇13、主唇12及入***9，其中防漏脂唇13设置于密封圈本体的径向内侧的轴向内端，密封橡胶5的径向内侧一体连接密封圈腰部8，主唇12及入***9一体连接于密封圈腰部8的径向内端。
入***9的主要作用在于阻挡大部分的异物进入主唇12与内圈V型槽10的接触区域，其进一步的作用为，平衡密封圈横截面主唇侧区域B由于其高速旋转，产生的离心力对密封唇12与内圈V型槽10间过盈量的影响。其主要特征在于密封圈横截面的主唇侧区域B与入***侧区域A之间的面积和惯性矩的差值需≤10%。
主唇12抵靠于内圈11上设置的内圈V型槽10的槽体表面，防漏脂唇13与内圈11的径向外表面之间形成间隙，入***9与内圈V型槽10的外槽面之间形成间隙。
在使用时，防漏脂唇13主要作用在于防止轴承的油脂泄露，轴承内部油脂在保持架和钢球组件的搅拌作用和离心力作用下，油脂被甩在密封圈内侧，并沿着密封圈内侧流入到防漏脂唇13的斜面上，进一步沿着防漏脂唇13的斜面进入轴承内部，形成轴承内部油脂的循环回路，其主要特征在于防漏脂唇13内径与内圈挡边之间的距离L2=0.1~0.15mm，防漏脂唇13与内圈挡边的相对运转，形成气楔，防止油脂泄露。由于轴承运转过程中的发热和制造的公差，过小的间隙L2可能会导致密封唇13内径与内圈挡边接触，进一步增加轴承的摩擦力矩和发热。过大的间隙L2会导致气楔不能形成，不能有效的防止漏脂。
密封圈腰部8与刚性骨架4的径向成角为8°~15°。密封圈腰部8的厚度主要影响密封圈的力矩和其主唇的追随性。其主要特征在于密封圈腰部8的厚度L为0.3~0.5mm。
刚性骨架4的外径侧14设计了对应于密封圈头部3倾斜设置了上轴向部4-1，上轴向部4-1一体连接上径向部4-2，上径向部4-2的径向外端设有凸脊状的伸展部4-3，以实现对相应部位的密封橡胶的紧固，可以增加密封圈头部3的刚性，进一步提高与外圈V型槽2之间的作用力，防止其在高速旋转中，与外圈1之间的相对滑动；同时，也解决了由于温升导致的轴承内部压力小于外部压力时，由于外部压力导致的密封圈内凹等问题。另外，为保证其可以容易压装在外圈1的V型槽2中，其骨架外径与外圈V型槽的入口径的距离L1≥0.3mm。
刚性骨架4的内径侧6设置了倾斜状的侧支撑板，密封圈腰部8延伸于侧支撑板的外端，其主要作用为提高密封圈唇部7的刚性，进而提高其密封圈唇部7的追随性。其主要特征在于刚性骨架4的内径与密封圈腰部8的径向距离为0.3~0.5mm。密封橡胶5对应于密封圈头部3的轴向外端设置弹性槽15。
主唇12的内部参数关系到轴承密封性能和高速性能的好坏，主唇12与内圈V型槽10的过盈量ΔM=0.2~0.25mm。为保证轴承的密封性能，在考虑轴承的实际加工公差和内部游隙的基础上，过盈量的最小值ΔM需大于0.1mm。为了提高密封唇12和内圈V型槽接触部位的压力，同时为了不使过大的压力导致密封唇12的急剧磨损，主唇12的头部圆角0.1mm≥R≥0.03mm。
按上述技术方案设计的密封圈，通过在计算机上建模、计算和分析。得出在不同外圈转速下，密封圈主唇12与内圈V型槽间的接触力，接触应力的曲线。如图4和图5所示。由图中可以看出，在整个外圈转速范围内（0~18000RPM），接触力和接触压力基本保持不变。
按上述设计方案制造型号为6203的球轴承，在进行外圈转速为18000RPM的试验后，对轴承进行拆解和密封圈切片调查分析，密封圈无磨损，无橡胶撕裂等现象。
以上，仅仅是对本使用新型的优选实施方式进行了详细说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施方式作出各种各样的变更和补充或采用类似的方式替代，本发明的技术范围应由权利要求书来确定，而且还应包括与权利要求书的记载内容相等同的含义及其范围内的所有变更。

Claims (9)

1.一种高速外圈旋转球轴承的密封装置，密封圈本体设置于轴承的外圈（1）与内圈（11）之间，密封圈本体的径向外侧与外圈（1）上设置的外圈V型槽（2）过盈配合，其特征在于：所述密封圈本体包括刚性骨架（4）及硫化设置于刚性骨架（4）上的密封橡胶（5）；
密封圈本体的径向外端构造为密封圈头部（3），密封圈本体的径向内端构造为密封圈唇部（7），密封圈唇部（7）包括防漏脂唇（13）、主唇（12）及入***（9），其中防漏脂唇（13）设置于密封圈本体的径向内侧的轴向内端，密封橡胶（5）的径向内侧一体连接密封圈腰部（8），主唇（12）及入***（9）一体连接于密封圈腰部（8）的径向内端；
主唇（12）抵靠于内圈（11）上设置的内圈V型槽（10）的槽体表面，防漏脂唇（13）与内圈（11）的径向外表面之间形成间隙，入***（9）与内圈V型槽（10）的外槽面之间形成间隙。
2.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述密封圈腰部（8）与刚性骨架（4）的径向成角为8°~15°，密封圈腰部（8）的厚度L为0.3~0.5mm。
3.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述刚性骨架（4）的外径侧(14)对应于密封圈头部（3）倾斜设置上轴向部（4-1），上轴向部（4-1）一体连接上径向部（4-2），上径向部（4-2）的径向外端设有凸脊状的伸展部（4-3），以实现对相应部位的密封橡胶的紧固；所述刚性骨架（4）的内径侧(6)设置倾斜状的侧支撑板，密封圈腰部（8）延伸于侧支撑板的外端。
4.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述密封橡胶（5）对应于密封圈头部（3）的轴向外端设置弹性槽（15）。
5.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述密封圈头部（3）与外圈V型槽（2）配合的过盈量ΔA≥0.1mm。
6.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述刚性骨架（4）与外圈V型槽（2）的入口径的距离L1≥0.3mm。
7.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述主唇（12）与内圈V型槽（10）的过盈量ΔM=0.2~0.25mm。
8.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：所述主唇（12）的头部圆角0.1mm≥R≥0.03mm。
9.如权利要求1所述的高速外圈旋转球轴承的密封装置，其特征在于：密封圈头部（7）的主唇侧区域（B）和入***侧区域（A），主唇侧区域（B）和入***侧区域（A）的面积和惯性矩的差需≤10%。
CN202010736698.9A 2020-07-28 2020-07-28 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置 Pending CN111765172A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010736698.9A CN111765172A (zh) 2020-07-28 2020-07-28 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010736698.9A CN111765172A (zh) 2020-07-28 2020-07-28 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111765172A true CN111765172A (zh) 2020-10-13

Family

ID=72727438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010736698.9A Pending CN111765172A (zh) 2020-07-28 2020-07-28 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111765172A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023184075A1 (zh) * 2022-03-28 2023-10-05 舍弗勒技术股份两合公司 导电环
CN116989065A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 万向钱潮股份公司 一种用于轴承的密封组件及轮毂轴承

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023184075A1 (zh) * 2022-03-28 2023-10-05 舍弗勒技术股份两合公司 导电环
CN116989065A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 万向钱潮股份公司 一种用于轴承的密封组件及轮毂轴承

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0473018B1 (en) Compliant finger seal
US7775721B2 (en) Sealed roller bearing
US8596872B2 (en) Roller bearing seal
US4392752A (en) Oil seal for bearings of turbocharger
US7201685B2 (en) Pulley unit
KR100691889B1 (ko) 4점접촉 볼 베어링
CN111765172A (zh) 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置
GB2165594A (en) A rolling bearing having a seal
JP5100056B2 (ja) 車輪用軸受装置
US8678660B2 (en) Sealing device, rolling bearing and rolling bearing for wheel
CN212615952U (zh) 一种高速外圈旋转球轴承的密封装置
JP2018054024A (ja) プーリユニット用シール付き転がり軸受
JP2018035880A (ja) プーリユニット
CA2119062C (en) Bearing with tapered lands
US11788580B2 (en) Rolling bearing
JPH0921397A (ja) ウォータポンプ用軸受シール装置
JP2010281386A (ja) 密封装置、転がり軸受、および、車輪用転がり軸受
CN211975684U (zh) 轮毂轴承车轮侧用的组合式密封圈
JP2009024809A (ja) 密封装置および転がり軸受装置
JP4893550B2 (ja) 密封装置
JP5564180B2 (ja) 密封装置、転がり軸受および車輪用転がり軸受
JP2009024807A (ja) 密封装置
JP2641703B2 (ja) 排ガスターボ過給機の支承装置
JP2020070860A (ja) プーリ付き転がり軸受
CN212297260U (zh) 全效密封节能静音轴承

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination