軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法

2023-09-22 17:10:35

專利名稱：軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法
技術領域：
本發明屬於密封技術領域，特別涉及到一種軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法。
背景技術：
圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承在低速重載工況或是環境惡劣下，由於潤滑油或潤滑脂被汙染，造成上述軸承的過早失效。通常是在安裝上述軸承的軸承箱處實施密封，其密封效果並不理想。隨著軸承向單元化的發展，若在軸承自身結構中增加密封件，勢必能更好地改善上述軸承的運轉條件，從而提高軸承的使用壽命，減少維護、降低成本。圖1是單套軸承在其外圈和內圈軸肩處使用的一種密封件，該密封件在使用過程中反映出如下問題
1、密封件的接觸面過長，產生的摩擦力較大，易使接觸面過早磨損，降低密封件的使用效果；
2、密封件的骨架剛度不足，在安裝過程中易造成密封件變形，使得實際密封件實際使用效果降低。

發明內容
為解決上述問題，本發明提供了一種軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，該組合式密封裝置設計方法首先解決了軸承單元化配套問題，其次通過外殼和內殼的設置提高密封圈的剛度，最後通過密封圈形狀設計使其提高密封效果，減少變形，降低磨損。為實現上述發明目的，本發明採用了如下技術方案
一種軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，設定軸承外圈和內圈軸肩處的寬度為Hk，設定軸承外圈軸肩處的內徑為D，設定軸承內圈軸肩處的外徑為d，則組合式密封裝置設計方法包括外殼、內殼、鎖緊彈簧和密封圈，其中
外殼的外形呈『]』形並由壁厚為h的低碳鋼板衝壓而成，衝壓而成的外殼在所有折彎處均為圓弧自然過渡，衝壓後外殼的總寬度H不大於Hk，外殼的外徑與D相匹配，在外殼的垂直面中心設有內孔，該內孔的內徑> d ；
內殼的外形呈『[』形並同樣由壁厚為h的低碳鋼板衝壓而成，由於內殼需扣嵌在外殼內形成相互封閉的門字狀，故除內殼垂直面中心所設內孔的內徑=外殼所設內孔的內徑外，內殼的總寬度<外殼的總寬度，內殼的外徑<外殼的外徑；
密封圈的半剖形狀類似於久字形，該久字形半剖形狀由平支撐、斜豎支撐和斜唇共同構成，平支撐通過半圓弧Rl順時針旋轉分解為斜豎支撐和斜唇，所分解的斜唇和斜豎支撐之間通過半圓弧R3自然聯接，平支撐和斜豎支撐之間通過半圓弧R2自然聯接，平支撐兩端的寬度HO = H-外殼的壁厚h-內殼的壁厚h，平支撐到斜豎支撐的最大高度SO = D/2-d/2， 在斜唇的上斜邊上設置有半圓環槽，所述半圓環槽內配置有與其匹配的環形鎖緊彈簧；
所述半圓弧Rl的曲率半徑 S1/2，而所述Sl=(l/ri/3)XS0，所述半圓弧R2的曲率半徑所述半圓弧Rl的曲率半徑；
組裝時，先在密封圈的所述半圓環槽內裝配上鎖緊彈簧，然後將密封圈裝入內殼內並注意所述半圓弧R2端朝外，最後在所述半圓弧R2端的內殼外扣嵌上外殼並對外殼實施鎖口以防內殼脫落出外殼，密封圈夾在外殼和內殼所形成的門字狀中並組成組合式密封裝置。上述密封圈中的所述Sl是平支撐的厚度，所述半圓弧Rl弧頂處距平支撐端面的長度為H1，所述Hl= (0. 5^0. 7) H，所述半圓弧R2的中心點是所述厚度Sl的延長線與平支撐另一端面延長線的交匯點。上述密封圈中的斜豎支撐經所述半圓弧R2後向內傾斜形成豎斜邊，所述豎斜邊的傾斜角α相對垂直方向形成15°夾角，當所述豎斜邊傾斜長度在滿足所述SO時向上折回形成平斜邊，所述平斜邊相對水平方向形成30°的傾斜角β，當所述平斜邊的水平寬度達到Η5時與所述半圓弧R3交匯聯接，從所述半圓弧R3的另一交匯聯接處是斜唇的底部， 所述底部呈水平狀且寬度為Η4，所述Η4控制在1 3mm之間，所述H5 >所述H4，當所述底部達到H4時且所述底部與所述平斜邊最低處形成高度差S2時再向上折回形成斜邊，所述 S2控制在0.5 1. 5mm之間，所述斜邊相對垂直方向形成15°的傾斜角Y，當所述斜邊的頂點和所述平斜邊最低處在水平方向達到寬度H2時所述斜邊與所述半圓弧Rl延長過來的所述上斜邊自然交匯，所述H2= (0. 6^0. 8)H，斜唇的所述上斜邊上所設置的半圓環槽中心線距平支撐端面的長度為H3，所述H3= (0. 2Γ0. 27) H。由於採用如上所述技術方案，本發明產生如下積極效果
1、本發明的組合式密封裝置適用於圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承的軸肩處密封，這些軸承的使用條件必須是在低速重載工況下，且軸承的使用溫度不能超過110° C，軸承自身帶有再潤滑油孔，一套軸承的兩個端面都具有軸肩處，因此兩個軸肩處都配裝有本發明的組合式密封裝置，這為軸承的單元化發展提供了基本保障，同時也改善了軸承的運轉條件， 提高了軸承的使用壽命，減少了維護，降低了成本。2、本發明的密封圈本身具有一定的骨架剛度，尤其是將密封圈裝在由低碳鋼板衝壓而成並形成相互封閉門字狀的外殼和內殼中，為維持密封圈的骨架剛度提供了有利保證，軸承工作時其外圈是不動的，只有內圈旋轉，因此外殼的外徑通過緊配合可以固定在外圈的軸肩處，而外殼和內殼所設的內孔則不與內圈的軸肩處接觸，只有密封圈的斜豎支撐、 斜唇兩處與內圈的軸肩處接觸，而密封圈由丁腈耐油橡膠或氟化合成橡膠製成，斜豎支撐和斜唇兩處密封防塵防汙的效果更佳，也減少了摩擦接觸面積，降低了磨損。3、密封圈上所設置的三個半圓弧R1、R2、R3具有減壓作用，且使密封圈不易變形， 方便安裝。4、鎖緊彈簧能使密封圈的斜唇更好的接觸內圈的軸肩處。


圖1是單套軸承在其外圈和內圈軸肩處使用的一種密封件結構示意圖。圖2是本發明的密封裝置在對稱中心線上的半剖結構示意圖； 圖3是密封裝置中密封圈在對稱中心線上的半剖結構示意圖。圖2-3中1-外殼；2-內殼；3-鎖緊彈簧；4_密封圈；5_平支撐；6_斜豎支撐； 7-唇部。
具體實施例方式本發明是一種軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，通過下述實施例可以更詳細解釋本發明，本發明並不局限於下述實施例，公開本發明的目的旨在保護本發明範圍內的一切變化和改進。以下所舉具體數值僅供參考，這些具體數值不是唯一的，但必須符合和滿足本發明。首先設定軸承外圈和內圈軸肩處的寬度為Hk，設定軸承外圈軸肩處的內徑為D， 設定軸承內圈軸肩處的外徑為d，則組合式密封裝置設計方法包括外殼1、內殼2、鎖緊彈簧 3和密封圈4，比如:Hk=17 mm, D=249 mm, d=219 mm。衝壓後外殼總寬度H=16. 5。本發明外殼1的外形呈『]』形並由壁厚為h=l. Omm的低碳鋼板衝壓而成，衝壓而成的外殼在所有折彎處均為圓弧自然過渡，衝壓後外殼的總寬度H=16. 5 mm不大於Hk=I7 mm, 外殼的外徑=249 mm與D=249 mm相匹配，在外殼的垂直面中心設有內孔，該內孔的內徑=225 mm> d=219 mm。本發明內殼2的外形呈『[』形並同樣由壁厚為h=l mm的低碳鋼板衝壓而成，由於內殼2需扣嵌在外殼1內形成相互封閉的門字狀，故除內殼垂直面中心所設內孔的內徑225 mm =外殼所設內孔的內徑225 mm外，內殼的總寬度=14. 5 mm<外殼的總寬度H=16. 5 mm,內殼的外徑=247 mm<外殼的外徑=249 mm。本發明密封圈4的半剖形狀類似於久字形，這個「久」是去掉第一撇後的久字，該久字形半剖形狀由平支撐5、斜豎支撐6和斜唇7共同構成，平支撐5通過半圓弧Rl順時針旋轉分解為斜豎支撐6和斜唇7，所分解的斜唇7和斜豎支撐6之間通過半圓弧R3自然聯接，平支撐5和斜豎支撐6之間通過半圓弧R2自然聯接，平支撐5兩端的寬度HO = H-外殼的壁厚h-內殼的壁厚h=16. 5-1-1=14. 5 mm,平支撐5到斜豎支撐6的最大高度SO =D/2-d/2=249/2-219/2=15 mm，在斜唇7的上斜邊上設置有半圓環槽，所述半圓環槽內配置有與其匹配的環形鎖緊彈簧3，鎖緊彈簧3能使密封圈4的斜唇7更好的接觸內圈的軸肩處，。所述半圓弧Rl的曲率半徑 Sl/2 ^ 2. 1 mm，而所述Sl= (1/4 1/3) X S0=4. 2 mm， 所述半圓弧R2的曲率半徑所述半圓弧Rl的曲率半徑。三個半圓弧R1、R2和R3都具有減壓作用，並使密封圈不易變形，方便安裝。組裝時，先在密封圈4的所述半圓環槽內裝配上鎖緊彈簧3，然後將密封圈4裝入內殼2內並注意所述半圓弧R2端朝外，最後在所述半圓弧R2端的內殼2外扣嵌上外殼1 並對外殼實施鎖口以防內殼脫落出外殼，密封圈4夾在外殼1和內殼2所形成的門字狀中並組成組合式密封裝置。上述密封圈本身具有一定的骨架剛度，尤其是將密封圈裝在由低碳鋼板衝壓而成並形成相互封閉門字狀的外殼和內殼中，為維持密封圈的骨架剛度提供了有利保證。因為軸承工作時其外圈是不動的，只有內圈旋轉，因此外殼的外徑通過緊配合可以固定在外圈的軸肩處，而外殼和內殼所設的內孔則不與內圈的軸肩處接觸，只有密封圈的斜豎支撐、斜唇兩處與內圈的軸肩處接觸，而密封圈由丁腈耐油橡膠或氟化合成橡膠製成，斜豎支撐和斜唇兩處密封防塵防汙的效果更佳，也減少了摩擦接觸面積，降低了磨損。本發明密封圈4中的所述Sl是平支撐5的厚度，所述半圓弧Rl弧頂處距平支撐端面的長度為H1，所述Hl= (0. 5^0. 7)H=7. 7 mm，所述半圓弧R2的中心點是所述厚度Sl的延長線與平支撐另一端面延長線的交匯點。本發明密封圈4中的斜豎支撐6經所述半圓弧R2後向內傾斜形成豎斜邊，從所述豎斜邊開始並沿所述豎斜邊至斜唇7的上斜邊為止的自然走向按順時針計來描述的話， 所述豎斜邊的傾斜角α相對垂直方向形成15°夾角，當所述豎斜邊傾斜長度在滿足所述 SO時向上折回形成平斜邊，所述平斜邊相對水平方向形成30°的傾斜角β，當所述平斜邊的水平寬度達到Η5時與所述半圓弧R3交匯聯接，從所述半圓弧R3的另一交匯聯接處是斜唇的底部，所述底部呈水平狀且寬度為Η4，所述Η4控制在1 3mm之間，當H4=lmm時 H5=l. 8mm，所述H5 >所述H4，所述底部達到H4時且所述底部與所述平斜邊最低處形成高度差S2時再向上折回形成斜邊，所述S2控制在0. 5^1. 5mm之間，當S2=0. 8mm所述斜邊相對垂直方向形成15°的傾斜角Y，當所述斜邊的頂點和所述平斜邊最低處在水平方向達到寬度H2時所述斜邊與所述半圓弧Rl延長過來的所述上斜邊自然交匯，所述H2=(0. 6^0. 8) H=IO. Imm，斜唇的所述上斜邊上所設置的半圓環槽中心線距平支撐端面的長度為H3，所述 H3= (0. 24 0. 27) H=4. 4 mm。本發明的組合式密封裝置適用於圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承的軸肩處密封，這些軸承的使用條件必須是在低速重載工況下，且軸承的使用溫度不能超過110° C，軸承自身帶有再潤滑油孔，一套軸承的兩個端面都具有軸肩處，因此兩個軸肩處都配裝有本發明的組合式密封裝置，這為軸承的單元化發展提供了基本保障，同時也改善了軸承的運轉條件，提高了軸承的使用壽命，減少了維護，降低了成本。為了公開本發明的目的而在本文中選用的實施例，當前認為是適宜的，但應了解的是本發明旨在包括一切屬於本構思和本發明範圍內的實施例的所有變化和改進。
權利要求
1.一種軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，設定軸承外圈和內圈軸肩處的寬度為Hk，設定軸承外圈軸肩處的內徑為D，設定軸承內圈軸肩處的外徑為d，則組合式密封裝置設計方法包括外殼(1)、內殼O)、鎖緊彈簧⑶和密封圈G)，其特徵是外殼(1)的外形呈『]』形並由壁厚為h的低碳鋼板衝壓而成，衝壓而成的外殼(1)在所有折彎處均為圓弧自然過渡，衝壓後外殼(1)的總寬度H不大於Hk，外殼(1)的外徑與D 相匹配，在外殼(1)的垂直面中心設有內孔，該內孔的內徑>d;內殼⑵的外形呈『[』形並同樣由壁厚為h的低碳鋼板衝壓而成，由於內殼需⑵扣嵌在外殼(1)內形成相互封閉的門字狀，故除內殼( 垂直面中心所設內孔的內徑=外殼所設內孔的內徑外，內殼的總寬度<外殼的總寬度，內殼的外徑<外殼的外徑；密封圈的半剖形狀類似於久字形，該久字形半剖形狀由平支撐(5)、斜豎支撐(6) 和斜唇(7)共同構成，平支撐( 通過半圓弧Rl順時針旋轉分解為斜豎支撐(6)和斜唇 (7)，所分解的斜唇(7)和斜豎支撐(6)之間通過半圓弧R3自然聯接，平支撐( 和斜豎支撐(6)之間通過半圓弧R2自然聯接，平支撐(5)兩端的寬度HO = H-外殼的壁厚h-內殼的壁厚h，平支撐( 到斜豎支撐(6)的最大高度S0 = D/2-d/2，在斜唇(7)的上斜邊上設置有半圓環槽，所述半圓環槽內配置有與其匹配的環形鎖緊彈簧(3)；所述半圓弧Rl的曲率半徑 31/2，而所述31=(1/4 1/3)\50，所述半圓弧1 2的曲率半徑所述半圓弧Rl的曲率半徑；組裝時，先在密封圈(4)的所述半圓環槽內裝配上鎖緊彈簧(3)，然後將密封圈(4)裝入內殼O)內並注意所述半圓弧R2端朝外，最後在所述半圓弧R2端的內殼( 外扣嵌上外殼(1)並對外殼(1)實施鎖口以防內殼(2)脫落出外殼(1)，密封圈(4)夾在外殼(1)和內殼( 所形成的門字狀中並組成組合式密封裝置。
2.如權利要求1所述軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，其特徵是密封圈(4)中的所述Sl是平支撐( 的厚度，所述半圓弧Rl弧頂處距平支撐( 端面的長度為H1，所述Hl= (0. 5 0. 7) H，所述半圓弧R2的中心點是所述厚度Sl的延長線與平支撐( 另一端面延長線的交匯點。
3.如權利要求1所述軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，其特徵是密封圈(4)中的斜豎支撐(6)經所述半圓弧R2後向內傾斜形成豎斜邊，所述豎斜邊的傾斜角α相對垂直方向形成15°夾角，當所述豎斜邊傾斜長度在滿足所述SO時向上折回形成平斜邊，所述平斜邊相對水平方向形成30°的傾斜角β，當所述平斜邊的水平寬度達到Η5時與所述半圓弧R3交匯聯接，從所述半圓弧R3的另一交匯聯接處是斜唇(7)的底部， 所述底部呈水平狀且寬度為Η4，所述Η4控制在1 3mm之間，所述H5 >所述H4，當所述底部達到H4時且所述底部與所述平斜邊最低處形成高度差S2時再向上折回形成斜邊，所述 S2控制在0. 5 1. 5mm之間，所述斜邊相對垂直方向形成15°的傾斜角Y，當所述斜邊的頂點和所述平斜邊最低處在水平方向達到寬度H2時所述斜邊與所述半圓弧Rl延長過來的所述上斜邊自然交匯，所述H2= (0.6 0.8)H，斜唇的所述上斜邊上所設置的半圓環槽中心線距平支撐端面的長度為H3，所述H3= (0. 24- 0. 27) H。
全文摘要
一種軸承低速重載工況下所使用的組合式密封裝置設計方法，密封圈(4)的半剖形狀類似於久字形，該久字形半剖形狀由平支撐(5)、斜豎支撐(6)和斜唇(7)並通過三個半圓弧R1、R2和R3實現自然聯接，在密封圈的所述半圓環槽內裝配上鎖緊彈簧(3)，然後將密封圈裝入呈『[』形的內殼(2)內並注意所述半圓弧R2端朝外，最後在所述半圓弧R2端的內殼(2)外扣嵌上呈『]』形的外殼(1)並對外殼實施鎖口以防內殼脫落出外殼，密封圈夾在外殼和內殼所形成的門字狀中組成組合式密封裝置，為維持密封圈的骨架剛度提供了有利保證，而斜豎支撐、斜唇兩處與內圈的軸肩處接觸，其防塵防汙的效果更佳，減少了摩擦接觸面積，降低了磨損。
文檔編號F16C33/78GK102562817SQ20121004768
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者宋吉祥, 常煜璞, 張德穎, 王玉國, 鄧志傑, 魏闖 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司