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(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于密封技術(shù)領(lǐng)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(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承在低速重載工況或是環(huán)境惡劣下，由于潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂被污染，造成上述軸承的過(guò)早失效。通常是在安裝上述軸承的軸承箱處實(shí)施密封，其密封效果并不理想。隨著軸承向單元化的發(fā)展，若在軸承自身結(jié)構(gòu)中增加密封件，勢(shì)必能更好地改善上述軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，從而提高軸承的使用壽命，減少維護(hù)、降低成本。圖1是單套軸承在其外圈和內(nèi)圈軸肩處使用的一種密封件，該密封件在使用過(guò)程中反映出如下問(wèn)題
1、密封件的接觸面過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生的摩擦力較大，易使接觸面過(guò)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(guò)程中易造成密封件變形，使得實(shí)際密封件實(shí)際使用效果降低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)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(shè)計(jì)方法，該組合式密封裝置設(shè)計(jì)方法首先解決了軸承單元化配套問(wèn)題，其次通過(guò)外殼和內(nèi)殼的設(shè)置提高密封圈的剛度，最后通過(guò)密封圈形狀設(shè)計(jì)使其提高密封效果，減少變形，降低磨損。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)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(shè)計(jì)方法，設(shè)定軸承外圈和內(nèi)圈軸肩處的寬度為Hk，設(shè)定軸承外圈軸肩處的內(nèi)徑為D，設(shè)定軸承內(nèi)圈軸肩處的外徑為d，則組合式密封裝置設(shè)計(jì)方法包括外殼、內(nèi)殼、鎖緊彈簧和密封圈，其中
外殼的外形呈‘]’形并由壁厚為h的低碳鋼板沖壓而成，沖壓而成的外殼在所有折彎處均為圓弧自然過(guò)渡，沖壓后外殼的總寬度H不大于Hk，外殼的外徑與D相匹配，在外殼的垂直面中心設(shè)有內(nèi)孔，該內(nèi)孔的內(nèi)徑> d ；
內(nèi)殼的外形呈‘[’形并同樣由壁厚為h的低碳鋼板沖壓而成，由于內(nèi)殼需扣嵌在外殼內(nèi)形成相互封閉的門(mén)字狀，故除內(nèi)殼垂直面中心所設(shè)內(nèi)孔的內(nèi)徑=外殼所設(shè)內(nèi)孔的內(nèi)徑外，內(nèi)殼的總寬度<外殼的總寬度，內(nèi)殼的外徑<外殼的外徑；
密封圈的半剖形狀類似于久字形，該久字形半剖形狀由平支撐、斜豎支撐和斜唇共同構(gòu)成，平支撐通過(guò)半圓弧Rl順時(shí)針旋轉(zhuǎn)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(guò)半圓弧R3自然聯(lián)接，平支撐和斜豎支撐之間通過(guò)半圓弧R2自然聯(lián)接，平支撐兩端的寬度HO = H-外殼的壁厚h-內(nèi)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(shè)置有半圓環(huán)槽，所述半圓環(huán)槽內(nèi)配置有與其匹配的環(huán)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<半圓弧Rl的曲率半徑，所述半圓弧R3的曲率半徑>所述半圓弧Rl的曲率半徑；
組裝時(shí)，先在密封圈的所述半圓環(huán)槽內(nèi)裝配上鎖緊彈簧，然后將密封圈裝入內(nèi)殼內(nèi)并注意所述半圓弧R2端朝外，最后在所述半圓弧R2端的內(nèi)殼外扣嵌上外殼并對(duì)外殼實(shí)施鎖口以防內(nèi)殼脫落出外殼，密封圈夾在外殼和內(nèi)殼所形成的門(mén)字狀中并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(zhǎng)度為H1，所述Hl= (0. 5^0. 7) H，所述半圓弧R2的中心點(diǎn)是所述厚度Sl的延長(zhǎng)線與平支撐另一端面延長(zhǎng)線的交匯點(diǎn)。上述密封圈中的斜豎支撐經(jīng)所述半圓弧R2后向內(nèi)傾斜形成豎斜邊，所述豎斜邊的傾斜角α相對(duì)垂直方向形成15°夾角，當(dāng)所述豎斜邊傾斜長(zhǎng)度在滿足所述SO時(shí)向上折回形成平斜邊，所述平斜邊相對(duì)水平方向形成30°的傾斜角β，當(dāng)所述平斜邊的水平寬度達(dá)到Η5時(shí)與所述半圓弧R3交匯聯(lián)接，從所述半圓弧R3的另一交匯聯(lián)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(dāng)所述底部達(dá)到H4時(shí)且所述底部與所述平斜邊最低處形成高度差S2時(shí)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(duì)垂直方向形成15°的傾斜角Y，當(dāng)所述斜邊的頂點(diǎn)和所述平斜邊最低處在水平方向達(dá)到寬度H2時(shí)所述斜邊與所述半圓弧Rl延長(zhǎng)過(guò)來(lái)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(shè)置的半圓環(huán)槽中心線距平支撐端面的長(zhǎng)度為H3，所述H3= (0. 2Γ0. 27) H。由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果
1、本發(fā)明的組合式密封裝置適用于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(guò)110° C，軸承自身帶有再潤(rùn)滑油孔，一套軸承的兩個(gè)端面都具有軸肩處，因此兩個(gè)軸肩處都配裝有本發(fā)明的組合式密封裝置，這為軸承的單元化發(fā)展提供了基本保障，同時(shí)也改善了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)條件， 提高了軸承的使用壽命，減少了維護(hù)，降低了成本。2、本發(fā)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沖壓而成并形成相互封閉門(mén)字狀的外殼和內(nèi)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(shí)其外圈是不動(dòng)的，只有內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，因此外殼的外徑通過(guò)緊配合可以固定在外圈的軸肩處，而外殼和內(nèi)殼所設(shè)的內(nèi)孔則不與內(nèi)圈的軸肩處接觸，只有密封圈的斜豎支撐、 斜唇兩處與內(nèi)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制成，斜豎支撐和斜唇兩處密封防塵防污的效果更佳，也減少了摩擦接觸面積，降低了磨損。3、密封圈上所設(shè)置的三個(gè)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(nèi)圈的軸肩處。


圖1是單套軸承在其外圈和內(nèi)圈軸肩處使用的一種密封件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的密封裝置在對(duì)稱中心線上的半剖結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是密封裝置中密封圈在對(duì)稱中心線上的半剖結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-3中1-外殼；2-內(nèi)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(shí)施例方式本發(fā)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(shè)計(jì)方法，通過(guò)下述實(shí)施例可以更詳細(xì)解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下述實(shí)施例，公開(kāi)本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進(jìn)。以下所舉具體數(shù)值僅供參考，這些具體數(shù)值不是唯一的，但必須符合和滿足本發(fā)明。首先設(shè)定軸承外圈和內(nèi)圈軸肩處的寬度為Hk，設(shè)定軸承外圈軸肩處的內(nèi)徑為D， 設(shè)定軸承內(nèi)圈軸肩處的外徑為d，則組合式密封裝置設(shè)計(jì)方法包括外殼1、內(nèi)殼2、鎖緊彈簧 3和密封圈4，比如:Hk=17 mm, D=249 mm, d=219 mm。沖壓后外殼總寬度H=16. 5。本發(fā)明外殼1的外形呈‘]’形并由壁厚為h=l. Omm的低碳鋼板沖壓而成，沖壓而成的外殼在所有折彎處均為圓弧自然過(guò)渡，沖壓后外殼的總寬度H=16. 5 mm不大于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(shè)有內(nèi)孔，該內(nèi)孔的內(nèi)徑=225 mm> d=219 mm。本發(fā)明內(nèi)殼2的外形呈‘[’形并同樣由壁厚為h=l mm的低碳鋼板沖壓而成，由于內(nèi)殼2需扣嵌在外殼1內(nèi)形成相互封閉的門(mén)字狀，故除內(nèi)殼垂直面中心所設(shè)內(nèi)孔的內(nèi)徑225 mm =外殼所設(shè)內(nèi)孔的內(nèi)徑225 mm外，內(nèi)殼的總寬度=14. 5 mm<外殼的總寬度H=16. 5 mm,內(nèi)殼的外徑=247 mm<外殼的外徑=249 mm。本發(fā)明密封圈4的半剖形狀類似于久字形，這個(gè)“久”是去掉第一撇后的久字，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(gòu)成，平支撐5通過(guò)半圓弧Rl順時(shí)針旋轉(zhuǎn)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(guò)半圓弧R3自然聯(lián)接，平支撐5和斜豎支撐6之間通過(guò)半圓弧R2自然聯(lián)接，平支撐5兩端的寬度HO = H-外殼的壁厚h-內(nèi)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(shè)置有半圓環(huán)槽，所述半圓環(huán)槽內(nèi)配置有與其匹配的環(huán)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(nèi)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<半圓弧Rl的曲率半徑，所述半圓弧R3的曲率半徑>所述半圓弧Rl的曲率半徑。三個(gè)半圓弧R1、R2和R3都具有減壓作用，并使密封圈不易變形，方便安裝。組裝時(shí)，先在密封圈4的所述半圓環(huán)槽內(nèi)裝配上鎖緊彈簧3，然后將密封圈4裝入內(nèi)殼2內(nèi)并注意所述半圓弧R2端朝外，最后在所述半圓弧R2端的內(nèi)殼2外扣嵌上外殼1 并對(duì)外殼實(shí)施鎖口以防內(nèi)殼脫落出外殼，密封圈4夾在外殼1和內(nèi)殼2所形成的門(mén)字狀中并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沖壓而成并形成相互封閉門(mén)字狀的外殼和內(nèi)殼中，為維持密封圈的骨架剛度提供了有利保證。因?yàn)檩S承工作時(shí)其外圈是不動(dòng)的，只有內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，因此外殼的外徑通過(guò)緊配合可以固定在外圈的軸肩處，而外殼和內(nèi)殼所設(shè)的內(nèi)孔則不與內(nèi)圈的軸肩處接觸，只有密封圈的斜豎支撐、斜唇兩處與內(nèi)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制成，斜豎支撐和斜唇兩處密封防塵防污的效果更佳，也減少了摩擦接觸面積，降低了磨損。本發(fā)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(zhǎng)度為H1，所述Hl= (0. 5^0. 7)H=7. 7 mm，所述半圓弧R2的中心點(diǎn)是所述厚度Sl的延長(zhǎng)線與平支撐另一端面延長(zhǎng)線的交匯點(diǎn)。本發(fā)明密封圈4中的斜豎支撐6經(jīng)所述半圓弧R2后向內(nèi)傾斜形成豎斜邊，從所述豎斜邊開(kāi)始并沿所述豎斜邊至斜唇7的上斜邊為止的自然走向按順時(shí)針計(jì)來(lái)描述的話， 所述豎斜邊的傾斜角α相對(duì)垂直方向形成15°夾角，當(dāng)所述豎斜邊傾斜長(zhǎng)度在滿足所述 SO時(shí)向上折回形成平斜邊，所述平斜邊相對(duì)水平方向形成30°的傾斜角β，當(dāng)所述平斜邊的水平寬度達(dá)到Η5時(shí)與所述半圓弧R3交匯聯(lián)接，從所述半圓弧R3的另一交匯聯(lián)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(dāng)H4=lmm時(shí) H5=l. 8mm，所述H5 >所述H4，所述底部達(dá)到H4時(shí)且所述底部與所述平斜邊最低處形成高度差S2時(shí)再向上折回形成斜邊，所述S2控制在0. 5^1. 5mm之間，當(dāng)S2=0. 8mm所述斜邊相對(duì)垂直方向形成15°的傾斜角Y，當(dāng)所述斜邊的頂點(diǎn)和所述平斜邊最低處在水平方向達(dá)到寬度H2時(shí)所述斜邊與所述半圓弧Rl延長(zhǎng)過(guò)來(lái)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(shè)置的半圓環(huán)槽中心線距平支撐端面的長(zhǎng)度為H3，所述 H3= (0. 24 0. 27) H=4. 4 mm。本發(fā)明的組合式密封裝置適用于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(guò)110° C，軸承自身帶有再潤(rùn)滑油孔，一套軸承的兩個(gè)端面都具有軸肩處，因此兩個(gè)軸肩處都配裝有本發(fā)明的組合式密封裝置，這為軸承的單元化發(fā)展提供了基本保障，同時(shí)也改善了軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，提高了軸承的使用壽命，減少了維護(hù)，降低了成本。為了公開(kāi)本發(fā)明的目的而在本文中選用的實(shí)施例，當(dāng)前認(rèn)為是適宜的，但應(yīng)了解的是本發(fā)明旨在包括一切屬于本構(gòu)思和本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例的所有變化和改進(jìn)。
權(quán)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(shè)計(jì)方法，設(shè)定軸承外圈和內(nèi)圈軸肩處的寬度為Hk，設(shè)定軸承外圈軸肩處的內(nèi)徑為D，設(shè)定軸承內(nèi)圈軸肩處的外徑為d，則組合式密封裝置設(shè)計(jì)方法包括外殼(1)、內(nèi)殼O)、鎖緊彈簧⑶和密封圈G)，其特征是外殼(1)的外形呈‘]’形并由壁厚為h的低碳鋼板沖壓而成，沖壓而成的外殼(1)在所有折彎處均為圓弧自然過(guò)渡，沖壓后外殼(1)的總寬度H不大于Hk，外殼(1)的外徑與D 相匹配，在外殼(1)的垂直面中心設(shè)有內(nèi)孔，該內(nèi)孔的內(nèi)徑>d;內(nèi)殼⑵的外形呈‘[’形并同樣由壁厚為h的低碳鋼板沖壓而成，由于內(nèi)殼需⑵扣嵌在外殼(1)內(nèi)形成相互封閉的門(mén)字狀，故除內(nèi)殼( 垂直面中心所設(shè)內(nèi)孔的內(nèi)徑=外殼所設(shè)內(nèi)孔的內(nèi)徑外，內(nèi)殼的總寬度<外殼的總寬度，內(nèi)殼的外徑<外殼的外徑；密封圈的半剖形狀類似于久字形，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(gòu)成，平支撐( 通過(guò)半圓弧Rl順時(shí)針旋轉(zhuǎn)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(guò)半圓弧R3自然聯(lián)接，平支撐( 和斜豎支撐(6)之間通過(guò)半圓弧R2自然聯(lián)接，平支撐(5)兩端的寬度HO = H-外殼的壁厚h-內(nèi)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(shè)置有半圓環(huán)槽，所述半圓環(huán)槽內(nèi)配置有與其匹配的環(huán)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<半圓弧Rl的曲率半徑，所述半圓弧R3的曲率半徑>所述半圓弧Rl的曲率半徑；組裝時(shí)，先在密封圈(4)的所述半圓環(huán)槽內(nèi)裝配上鎖緊彈簧(3)，然后將密封圈(4)裝入內(nèi)殼O)內(nèi)并注意所述半圓弧R2端朝外，最后在所述半圓弧R2端的內(nèi)殼( 外扣嵌上外殼(1)并對(duì)外殼(1)實(shí)施鎖口以防內(nèi)殼(2)脫落出外殼(1)，密封圈(4)夾在外殼(1)和內(nèi)殼( 所形成的門(mén)字狀中并組成組合式密封裝置。
2.如權(quán)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(shè)計(jì)方法，其特征是密封圈(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(zhǎng)度為H1，所述Hl= (0. 5 0. 7) H，所述半圓弧R2的中心點(diǎn)是所述厚度Sl的延長(zhǎng)線與平支撐( 另一端面延長(zhǎng)線的交匯點(diǎn)。
3.如權(quán)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(shè)計(jì)方法，其特征是密封圈(4)中的斜豎支撐(6)經(jīng)所述半圓弧R2后向內(nèi)傾斜形成豎斜邊，所述豎斜邊的傾斜角α相對(duì)垂直方向形成15°夾角，當(dāng)所述豎斜邊傾斜長(zhǎng)度在滿足所述SO時(shí)向上折回形成平斜邊，所述平斜邊相對(duì)水平方向形成30°的傾斜角β，當(dāng)所述平斜邊的水平寬度達(dá)到Η5時(shí)與所述半圓弧R3交匯聯(lián)接，從所述半圓弧R3的另一交匯聯(lián)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(dāng)所述底部達(dá)到H4時(shí)且所述底部與所述平斜邊最低處形成高度差S2時(shí)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(duì)垂直方向形成15°的傾斜角Y，當(dāng)所述斜邊的頂點(diǎn)和所述平斜邊最低處在水平方向達(dá)到寬度H2時(shí)所述斜邊與所述半圓弧Rl延長(zhǎng)過(guò)來(lái)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(shè)置的半圓環(huán)槽中心線距平支撐端面的長(zhǎng)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(shè)計(jì)方法，密封圈(4)的半剖形狀類似于久字形，該久字形半剖形狀由平支撐(5)、斜豎支撐(6)和斜唇(7)并通過(guò)三個(gè)半圓弧R1、R2和R3實(shí)現(xiàn)自然聯(lián)接，在密封圈的所述半圓環(huán)槽內(nèi)裝配上鎖緊彈簧(3)，然后將密封圈裝入呈‘[’形的內(nèi)殼(2)內(nèi)并注意所述半圓弧R2端朝外，最后在所述半圓弧R2端的內(nèi)殼(2)外扣嵌上呈‘]’形的外殼(1)并對(duì)外殼實(shí)施鎖口以防內(nèi)殼脫落出外殼，密封圈夾在外殼和內(nèi)殼所形成的門(mén)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(nèi)圈的軸肩處接觸，其防塵防污的效果更佳，減少了摩擦接觸面積，降低了磨損。
文檔編號(hào)F16C33/78GK102562817SQ20121004768
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者宋吉祥, 常煜璞, 張德穎, 王玉國(guó), 鄧志杰, 魏闖 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司