王朝光，吳紅慶

（1.中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150036；2.哈爾濱軸承集團公司 質量管理部，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

目前國內生產(chǎn)的深溝球軸承主要有兩種密封結構形式，即密封圈軸承和防塵蓋軸承。我廠多年來生產(chǎn)的帶密封圈和防塵蓋的深溝球密封軸承的外圈是通用的，也就是同型號的帶防塵蓋的軸承與帶密封圈的軸承，用同樣的外圈。但是，經(jīng)過多年的實踐驗證，部分密封結構仍然存在著一定的問題，致使成品軸承出現(xiàn)裝配困難、密封圈手工無法壓入或壓入后密封圈變形、凹癟；防塵蓋安裝后軸承外徑的圓度、徑向游隙、徑向跳動等出現(xiàn)超差現(xiàn)象。改進后的密封結構，不僅改善了上述現(xiàn)象，而且延長了牙口刀具壽命，提高了生產(chǎn)效率。

2 牙口槽設計

牙口槽形狀的設計，在保證密封性能的前提下，不應太復雜。應考慮其工藝性和生產(chǎn)效率以及成型刀具的壽命。以牙口槽寬度H=1.8mm的密封軸承為例，說明牙口槽在優(yōu)化設計上進行的改進。

圖1 改進前牙口槽結構

改進前牙口槽形狀如圖1所示，牙口槽深且窄（B=1.7mm;h=0.8mm）；改進后的牙口槽形狀如圖2所示，牙口槽淺且寬(B=1.35mm;h=1.05mm)，并且槽底根部里側有半徑為R=0.5mm的倒角。

2.1 牙口槽槽底寬度h的影響

圖2 改進后牙口槽結構

牙口槽槽底寬度h的大小，直接關聯(lián)著密封圈的厚度尺寸和牙口刀的寬度尺寸。同樣H=1.8mm寬度的牙口槽，改進前槽底寬度為0.8mm，改進后的牙口槽底寬度為1.05mm。隨著牙口槽h的加寬，密封圈的厚度相應變厚，密封圈的強度和安裝牢固性得到改善。同時由于牙口刀寬度隨之增加，提高了牙口刀的強度和耐用性。從生產(chǎn)角度看，生產(chǎn)效率也會提高。

2.2 牙口槽總深度B及牙型高度b的影響

牙口槽總深度B和牙型高度b的深、淺，決定密封圈安裝的難易程度。牙口槽總深度B較深，意味著密封圈外徑與牙口槽小外徑D3直徑差較大，這種結構經(jīng)常出現(xiàn)密封圈安裝困難。曾有一批密封軸承，當時牙口尺寸D3最小，正常外徑尺寸的密封圈無法用手工安裝，該批軸承密封圈最終用特制的胎具完成裝配。有時還需特別訂制外徑尺寸小的非標準密封圈。因此，將牙口深度B由1.7mm改為1.35mm；牙型高度b由0.4mm改為0.25mm。牙口槽總深度B變淺,解決了密封軸承裝配難題。同時，因槽底與軸承外徑D的距離在半徑方向加大了0.35mm，也就是槽底的壁厚增加了0.35mm,減小了防塵蓋壓入后套圈產(chǎn)生外漲變形量，保證了成品軸承外徑的圓度、徑向跳動和徑向游隙不超差。

2.3 R倒角的影響

槽底根部內側R處，是屬于密封蓋、防塵圈裝配后仍然閑置的部分空間。為提高牙口刀具壽命繼而提高生產(chǎn)效率，故在此處加設R倒角。R倒角尺寸數(shù)值，是在滿足牙口尺寸與密封圈尺寸各種極限狀態(tài)下確定的。

2.4 β角的影響

β角最大設定為5°。角度如果過大，安裝防塵蓋時，防塵蓋在被壓靠的情況下其變形所產(chǎn)生的垂直分力易造成防塵蓋向內凹陷，出現(xiàn)蓋變形、癟蓋并且可能引起碰套現(xiàn)象。 適當?shù)摩陆嵌鹊拇嬖?，可提高牙口刀具的耐用性?/p>

3 密封圈結構的設計

通常裝有橡膠密封圈的軸承在不用模具壓合裝配時，直接可用手工壓入密封圈。密封軸承的密封性能的穩(wěn)固性主要取決密封圈與牙口槽之間各個尺寸的配合狀態(tài)。密封唇（見圖3所示）的薄、厚與密封圈外徑的大、小，不僅影響密封圈穩(wěn)固性，還關系到密封圈安裝的難易程度。改進后的密封結構是通過牙口槽與密封圈相配合時各種極限狀態(tài)而確定的尺寸與公差。密封圈改進前、后的主要尺寸設計如下：

（1）改進前：密封唇厚度hm=1.1mm；密封圈外徑Dm= D4+0.1；

由于改進前牙口槽深，密封圈外徑Dm又大于牙口槽槽底直徑D4，且與密封槽底部直徑有0.1mm的徑向過盈量，密封圈安裝后，密封唇外徑位于牙口槽45°斜坡的根部，如圖3所示，因此造成裝配困難。

（2）改進后：密封唇的厚度hm=1.3mm；密封圈外徑Dm= D4-0.1。

圖3 改進前密封結構

圖4 改進后密封圈結構

圖5 防塵蓋結構示意圖

改進后的牙口槽淺，密封圈外徑Dm小于牙口槽槽底直徑D4,牙口槽底徑與密封圈外徑又有0.1mm的間隙量，安裝后的密封唇外徑恰好在45°斜坡上的中部形成軸向定位、以徑向壓縮方式鑲嵌于外圈上,使密封圈緊緊地被鎖在槽里，達到良好的密封圈牢固性，即保證外圈不漏脂，又保證較小的裝配壓力，如圖4所示。由于密封圈外徑Dm與牙口槽小外徑D3的直徑差減小，使手工安裝密封圈方便而順利。

4 防塵蓋結構的設計

通常裝有金屬卷邊防塵蓋的軸承裝配是利用模具通過壓力機壓合，依靠壓蓋模的擠壓，迫使防塵蓋在外圈牙口槽內發(fā)生變形而使其鑲嵌在外圈牙口槽內實現(xiàn)擠壓成一體的。因此，防塵蓋尺寸大小影響裝配的牢固性，牙口槽的深淺直接影響套圈外漲變形，設計時必須慎重。防塵蓋結構示意圖見圖5。

（1）改進前：防塵蓋外徑Df=D3，防塵蓋高度Hf= 而外圈牙口槽小外徑D3±0.07。防塵蓋外徑與牙口槽小外徑名義尺寸相同，但是D3與Df的公差值在0～-0.07mm范圍時，會出現(xiàn)部分過盈尺寸，裝配時易出現(xiàn)防塵蓋變形現(xiàn)象；而且，防塵蓋高度與牙口槽寬度相同，會影響防塵蓋安裝的牢固性。

（2）改進后：防塵蓋外徑Df=D3，防塵蓋高度Hf=H+0.05。

改進后的防塵蓋外徑為減公差，有利于防塵蓋順利壓入。防塵蓋外徑Df與牙口槽小外徑D3± 0.07之間大部分尺寸配合略有間隙，雖然一小部分的配合尺寸略有過盈，但是，根據(jù)長期實踐經(jīng)驗證明，套圈經(jīng)熱處理后，由于金相組織發(fā)生變化，在直徑方向勢必漲大，所以在安裝金屬防塵蓋時微小的過盈仍然能自然壓入。防塵蓋高度Hf略高于牙口槽寬度H，裝配時防塵蓋受模具擠壓成形能牢固鑲嵌在牙口槽中，無活蓋、癟蓋、碰蓋現(xiàn)象，合格率高,幾乎沒有返修和拆卸產(chǎn)品。由于牙口變淺，密封槽底與軸承外徑D的距離在半徑方向加大了0.35mm，從而減小了防塵蓋壓入后套圈產(chǎn)生外漲變形量，保證了成品軸承外徑的圓度、徑向跳動、徑向游隙不超差。

5 結束語

深溝球軸承密封結構的改進，關鍵在于牙口槽的結構及其與密封圈、防塵蓋的配合。牙口槽的結構在達到密封要求的前提下應簡單易加工。經(jīng)實踐驗證表明，改進后的密封軸承裝配順利，工藝性好，生產(chǎn)效率高；改進后的防塵蓋軸承，裝配壓合牢固，無活蓋、癟蓋、碰蓋現(xiàn)象，合格率高,幾乎沒有返修、拆卸產(chǎn)品。同時，由于牙口槽底與外徑之間的壁厚增加了0.35mm,從而減小了防塵蓋壓入后套圈產(chǎn)生外漲變形量，保證了成品軸承外徑的圓度、徑向跳動和徑向游隙在合格范圍內；由于牙口刀刃寬度隨牙口槽底寬度h增加而增加，并且牙口刀刃長度隨牙口槽總深度B的減小而縮短，故可增加牙口刀的強度、延長牙口刀的使用壽命，從而提高了生產(chǎn)效率。