[发明专利]轴承低速重载工况下所使用的组合式密封装置设计方法

说明书

 

技术领域

本发明属于密封技术领域，特别涉及到一种轴承低速重载工况下所使用的组合式密封装置设计方法。

 

背景技术

圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承在低速重载工况或是环境恶劣下，由于润滑油或润滑脂被污染，造成上述轴承的过早失效。

通常是在安装上述轴承的轴承箱处实施密封，其密封效果并不理想。

随着轴承向单元化的发展，若在轴承自身结构中增加密封件，势必能更好地改善上述轴承的运转条件，从而提高轴承的使用寿命，减少维护、降低成本。

图1是单套轴承在其外圈和内圈轴肩处使用的一种密封件，该密封件在使用过程中反映出如下问题：

1、密封件的接触面过长，产生的摩擦力较大，易使接触面过早磨损，降低密封件的使用效果；

2、密封件的骨架刚度不足，在安装过程中易造成密封件变形，使得实际密封件实际使用效果降低。

发明内容

为解决上述问题, 本发明提供了一种轴承低速重载工况下所使用的组合式密封装置设计方法，该组合式密封装置设计方法首先解决了轴承单元化配套问题，其次通过外壳和内壳的设置提高密封圈的刚度，最后通过密封圈形状设计使其提高密封效果，减少变形，降低磨损。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种轴承低速重载工况下所使用的组合式密封装置设计方法，设定轴承外圈和内圈轴肩处的宽度为Hk，设定轴承外圈轴肩处的内径为D，设定轴承内圈轴肩处的外径为d，则组合式密封装置设计方法包括外壳、内壳、锁紧弹簧和密封圈，其中：

外壳的外形呈‘]’形并由壁厚为h的低碳钢板冲压而成，冲压而成的外壳在所有折弯处均为圆弧自然过渡，冲压后外壳的总宽度H不大于Hk，外壳的外径与D相匹配，在外壳的垂直面中心设有内孔，该内孔的内径＞d；

内壳的外形呈‘[’形并同样由壁厚为h的低碳钢板冲压而成，由于内壳需扣嵌在外壳内形成相互封闭的门字状，故除内壳垂直面中心所设内孔的内径=外壳所设内孔的内径外，内壳的总宽度＜外壳的总宽度，内壳的外径＜外壳的外径；

密封圈的半剖形状类似于久字形，该久字形半剖形状由平支撑、斜竖支撑和斜唇共同构成，平支撑通过半圆弧R1顺时针旋转分解为斜竖支撑和斜唇，所分解的斜唇和斜竖支撑之间通过半圆弧R3自然联接，平支撑和斜竖支撑之间通过半圆弧R2自然联接，平支撑两端的宽度H0＝H-外壳的壁厚h-内壳的壁厚h，平支撑到斜竖支撑的最大高度S0＝D/2-d/2，在斜唇的上斜边上设置有半圆环槽，所述半圆环槽内配置有与其匹配的环形锁紧弹簧；

所述半圆弧R1的曲率半径≈S1/2，而所述S1=（1/4~1/3）×S0，所述半圆弧R2的曲率半径≤半圆弧R1的曲率半径，所述半圆弧R3的曲率半径≥所述半圆弧R1的曲率半径；

组装时，先在密封圈的所述半圆环槽内装配上锁紧弹簧，然后将密封圈装入内壳内并注意所述半圆弧R2端朝外，最后在所述半圆弧R2端的内壳外扣嵌上外壳并对外壳实施锁口以防内壳脱落出外壳，密封圈夹在外壳和内壳所形成的门字状中并组成组合式密封装置。

上述密封圈中的所述S1是平支撑的厚度，所述半圆弧R1弧顶处距平支撑端面的长度为H1，所述H1=（0.5~0.7）H，所述半圆弧R2的中心点是所述厚度S1的延长线与平支撑另一端面延长线的交汇点。

上述密封圈中的斜竖支撑经所述半圆弧R2后向内倾斜形成竖斜边，所述竖斜边的倾斜角α相对垂直方向形成15°夹角，当所述竖斜边倾斜长度在满足所述S0时向上折回形成平斜边，所述平斜边相对水平方向形成30°的倾斜角β，当所述平斜边的水平宽度达到H5时与所述半圆弧R3交汇联接，从所述半圆弧R3的另一交汇联接处是斜唇的底部，所述底部呈水平状且宽度为H4，所述H4控制在1～3mm之间，所述H5＞所述H4，当所述底部达到H4时且所述底部与所述平斜边最低处形成高度差S2时再向上折回形成斜边，所述S2控制在0.5~1.5mm之间，所述斜边相对垂直方向形成15°的倾斜角γ，当所述斜边的顶点和所述平斜边最低处在水平方向达到宽度H2时所述斜边与所述半圆弧R1延长过来的所述上斜边自然交汇，所述H2=（0.6~0.8）H ，斜唇的所述上斜边上所设置的半圆环槽中心线距平支撑端面的长度为H3，所述H3=（0.24~0.27）H。

   由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：