來（lái）源：斯（sī）凱孚商業技術（shù）雜誌

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自從軸承（chéng）使用內置密封後，其可靠性發生了巨大變化，特別是在汙染環境中。如今，憑借新的密封設計，SKF Explorer小（xiǎo）型密封球（qiú）麵（miàn）滾子軸承的性能更佳，可為眾多應用帶（dài）來（lái）更大（dà）優勢。

概要（yào）

通過研究（jiū）如（rú）何（hé）改進軸承（chéng）密封的性能，SKF研發出適用於小型球麵滾子軸承更好的密封。這種新密封（fēng）僅用（yòng）單一設計就一應俱全，代（dài）替了三種不同的密封解決方案。對SKF外（wài）徑為180mm的（de）小型球麵滾子軸承產品來說，未來將采（cǎi）用經濟的新密封設計，降低在眾多應用中的維（wéi）護需求，並延長維（wéi）修（xiū）周期，提（tí）高整體性能。

SKF工程師決定重新（xīn）設計SKF球麵滾子軸承的密封，其主要目的有兩個：一是提高密（mì）封性能，二是改進製造工藝（圖1）。

圖1

在項目進入開發（fā）階段之前（qián），工程師先（xiān）設定了新密（mì）封軸承的（de）功能要求（qiú），特別是軸承功（gōng）能以及軸承與密封的相互影響。球麵滾子軸承性能設計專家與密封性能設計專家（jiā）攜手合作，使用各種設（shè）計（jì）和開（kāi）發工具，包括（kuò）使用以（yǐ）原型構建和試驗驗證為基礎的（de）計（jì）算（suàn）機模擬（nǐ），來創建新的密封。

上（shàng）世紀90年代初，SKF首次推出（chū）了密封球麵軸承。這（zhè）種軸承取得了巨大成功，標準產品範（fàn）圍多達100多種。在改進設計取得顯著成效之後（hòu），SKF在大多數小（xiǎo）型球麵滾（gǔn）子軸承尺寸範圍中也推出了新的（de）密封（fēng）設計作為標準產品。這種全新的密封軸（zhóu）承可用於電梯、起重機、通（tōng）風機、食品和飲料加工設備（bèi）等（děng）眾多領域，機場的行李輸送係統（tǒng）也是非（fēi）常典（diǎn）型的應用之一。

在性能（néng）方麵（miàn）：

新密封能把密封摩擦降低50%，進而（ér）將軸承總摩擦降低20%，工作溫度（dù）降低20℃。與之前尺寸相同的SKF密封軸承相比，使用新設計的密封（fēng）軸承（chéng）的極限轉速提高了一倍（bèi）。此（cǐ）外（wài），由於潤滑劑的使用（yòng）壽命更長，新密封設計能降低（dī）維護需求，在多項應用中無需補充潤滑。

目前，SKF在小型球（qiú）麵滾子軸承中主要使用三（sān）種設計的密封，它們都將被新設計的密封（fēng）所代替。新密封的型號後綴為RS，共有37種外徑不大於180mm的軸承（chéng）將受益於新的密封解決（jué）方案（圖2）。

圖2

新密封設計麵麵觀

有兩（liǎng）種（zhǒng）密封材料（liào）可供選擇，它們是由兩種不同的橡膠化合物製成：丁腈橡膠和氫化丁腈（jīng）橡膠。丁腈橡膠具有優異的工程特性，是一種（zhǒng）通用的密（mì）封唇材料。它是（shì）用丙烯腈和丁二烯製成（chéng）的共聚物，對（duì）多數礦物油及（jí）以礦物油為基油的潤滑脂（zhī）、汽（qì）油、柴油和輕（qīng）質燃料油等燃料、動物油和植物（wù）油及脂肪、以及熱水具有出（chū）色的耐腐蝕（shí）性。氫化丁腈橡膠是丙（bǐng）烯腈和（hé）丁二烯進（jìn）行加氫處理（lǐ）後製成的飽和共聚物，適用於脂肪烴和礦物油應用，其物理性質和化學性質會因聚合物的構成而發生變化。

從本（běn）質上說，密封性能的改進得益於三個設計因素（圖3）。外（wài）圈上（shàng）的新（xīn）密封溝槽設計（jì）改善了密封的夾持性，使（shǐ）其更加（jiā）貼合，並且易於安裝（zhuāng）。首先（xiān），它能實現較高的夾持力，從（cóng）而降低了密封在所嵌入的溝槽內轉動的風險。其次，全新設計的橡膠密封端麵，能更好耐（nài）腐蝕（shí）和防劃傷。臨末，新密封唇的接觸（chù）壓力得到優化，有助於降低密封摩擦力矩。“SKF密封設計師”工具對該解決方案（àn）進行（háng）了標準化。

圖3

減（jiǎn）少摩擦力（lì）矩（jǔ）能獲得更（gèng）高轉速，同時不損壞密封唇。新的（de）極限轉速以密封唇（chún）口線速度為10 m/s作為設定值，而之前密（mì）封軸承的極限轉速設為開式軸承極限轉速的20%左右。對大多數軸承來說，這意味著極限轉速是以前的兩倍左右。

當所選的密封球麵滾子軸承（chéng）運行在高速條件下時，保證工作溫度不超過密封（fēng）材料（liào）的建（jiàn）議溫度很重要。標準丁腈橡膠材（cái）料（後綴RS）的極限溫度為90℃，氫化丁腈橡膠材料（後綴RS5）為150℃。降（jiàng）低軸承密封的摩擦力矩可減少發熱，從而相應地降低工作溫度。在典（diǎn）型運行條件的測試中，帶有新設計密封的軸承溫度下（xià）降約15至20℃（圖4）。在實際應用中，較低（dī）的工作（zuò）溫度意味著潤（rùn）滑脂老（lǎo）化速度減緩，相應的補充潤（rùn）滑周期變長。工作溫度降低15℃，補（bǔ）充潤滑周期會翻倍（bèi）。延長補充潤滑周（zhōu）期另外一（yī）個好（hǎo）處是，更（gèng）多軸承在運行中無需補充潤（rùn）滑（huá）。

圖4

嚴格的測（cè）試（shì）程序

SKF進行（háng）了嚴（yán）格的測試，以確認新密封設計的性能，包括在不同轉速下對（duì）三（sān）種不同尺寸軸（zhóu）承（chéng）的密（mì）封摩擦力矩進行（háng）測（cè）試（圖5）。測試發現，密封摩擦平均降（jiàng）低了約50%。亞利（lì）桑那粉塵測試是衡（héng）量密封抗（kàng）汙染能力非常成熟的（de）的方法。該測試在一個集塵室內（nèi）進行，測量軸（zhóu）承內汙染（rǎn）物的數量。結果顯示，新密（mì）封唇（chún）與當前使用的密封設計一樣高效，在抗幹燥汙（wū）染物方麵甚至（zhì）性能更佳（jiā）。

圖5

為確保密封能牢固地嵌入外圈，研究人員進行了三次試驗來驗證其夾持情況。結果顯示，密封夾持性得到了（le）改善（圖6）。

圖6

SKF提（tí）供的（de）密（mì）封球麵滾子軸承已經預先填充了（le）潤滑，可直接安裝。橡膠密封需要潤滑劑，而在密（mì）封球麵滾子軸承中，密封是用軸承的潤滑脂來潤滑的，因此少量潤滑劑溢出是正常的（de）。影響潤滑劑泄露的因素包括轉（zhuǎn）速、溫度、軸的不（bú）對中以及安裝方向，因此很難提前估計泄露量。

在電梯（tī）的典型應用（yòng）條（tiáo）件下進行的測試表明，新密封的（de）潤（rùn）滑脂保（bǎo）持性能與目前密封設計完全一樣。

益處多多（duō）

綜上所述，新密封設計改進了密封性能，從而（ér）使更多應用無（wú）需（xū）補充潤（rùn）滑。新的（de）設計除了幫助SKF自身提高生產效率（lǜ），在性能和延長使（shǐ）用壽命方麵也能讓用戶受益匪淺。