非接觸式密封深溝球軸承漏脂原因分析

趙飛

(洛陽LYC軸承有限公司 球軸承廠，河南 洛陽 471039)

某電動(dòng)機(jī)上使用的6309E-2RZ非接觸式密封深溝球軸承出現(xiàn)漏脂現(xiàn)象，并發(fā)生異常磨損，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏載，造成電動(dòng)機(jī)“燒包”。該型號(hào)軸承材料為GCr15鋼，油脂為長(zhǎng)城低噪聲2號(hào)鋰基脂(允許的工作溫度為-20～120 ℃)，密封圈為單唇非接觸式，為內(nèi)圈不帶牙口的密封結(jié)構(gòu)。現(xiàn)對(duì)該軸承的失效原因進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

1 外觀檢查

拆卸下來的軸承外觀如圖1所示，油脂從密封圈內(nèi)唇口處大量滲出，呈堆積狀。用手推密封圈，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，證明外圈牙口處接觸良好。拆開密封圈后，溝道表面僅附著有少量油膜，溝道呈黑色，磨損嚴(yán)重，有燒傷痕跡。大部分油脂堆積黏附在單面密封圈內(nèi)側(cè)，少部分堆積在保持架兜孔外側(cè)。

圖1 漏脂樣件

2 原因分析

通過對(duì)軸承內(nèi)、外圈和鋼球的硬度及金相組織檢驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)樣品外觀和后續(xù)分析認(rèn)為：潤(rùn)滑脂大量外漏，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑不充分，是造成軸承燒傷，轉(zhuǎn)子偏載的根本原因。

3 改進(jìn)措施

3.1 注脂頭結(jié)構(gòu)

原注脂頭結(jié)構(gòu)如圖2所示，注脂頭下端與自動(dòng)注脂機(jī)連接后，油脂在壓力作用下，通過上端的注脂孔直接注入軸承內(nèi)部，但油脂只能注入到保持架的兩個(gè)兜孔之間的鋼板上，僅有很少部分進(jìn)入溝道，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在離心力的作用下，油脂大部分被甩出、堆積黏附在密封圈上形成滲漏，而溝道上的少量油脂無法形成有效油膜，嚴(yán)重影響了軸承的性能和使用壽命。因此，對(duì)注脂頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)措施如下：

(1)把注脂頭頂部垂直注脂孔改成向兩側(cè)45°傾斜的小孔(噴射距離最長(zhǎng))，使油脂注入方向發(fā)生變化，可將其直接注入兩側(cè)溝道內(nèi)，避免了在離心力作用下油脂被甩出的現(xiàn)象；

(2)改變注脂孔兩側(cè)注脂斜孔的長(zhǎng)度(壓力、注脂時(shí)間一定的情況下，注脂孔長(zhǎng)度越長(zhǎng)，注入的油脂量越少)，以此向內(nèi)、外溝道內(nèi)注入不同量的油脂(一般情況下，密封圈和內(nèi)圈的接觸部分之間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，與外圈接觸部分不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在不減少總注脂量的前提下，減少內(nèi)溝道內(nèi)的注脂量可降低漏脂率)；

(3)在注脂頭頂部向外溝道注脂一側(cè)的倒角斜坡上打2～3個(gè)小孔，在向內(nèi)溝道注脂一側(cè)倒角斜坡上打1～2個(gè)小孔，使注脂點(diǎn)更加分散，起到勻脂作用，如圖3所示。

圖3 新注脂頭

3.2 注脂量控制

對(duì)于6309E-2RZ，JB/T 7752—2005《滾動(dòng)軸承 密封深溝球軸承 技術(shù)條件》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)注脂量為9.58～15.3 g，JB/T 8571—2008《滾動(dòng)軸承 密封深溝球軸承防塵、漏脂、溫升性能試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定油脂體積應(yīng)占軸承有效空間容積的25%～40%。注脂時(shí)用定量泵進(jìn)行精確控制，可把注脂量集中控制在取值范圍中間區(qū)域，使批注脂量符合正態(tài)分布，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)注脂量控制在11～13 g，效果較為理想，避免了在注脂量下限可能會(huì)降低軸承壽命，在上限可能會(huì)增加漏脂的概率。

3.3 密封倒角

圖4 內(nèi)圈外徑倒角尺寸

3.4 裝配游隙

在滿足用戶使用要求的基礎(chǔ)上，裝配時(shí)盡量使軸承的游隙處于上限，避免電動(dòng)機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子變形量增大，造成軸承異常磨損，溫升加劇。

4 改進(jìn)效果

通過采取以上措施，將新裝配出的6309E-2RZ在B30-60型漏脂試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。加載額定動(dòng)載荷為52.9 kN，徑向載荷Fr為490 N，試驗(yàn)轉(zhuǎn)速n為1 350 r/min，試驗(yàn)時(shí)間6 h，潤(rùn)滑脂為長(zhǎng)城低噪聲2號(hào)鋰基脂，試驗(yàn)后自然冷卻。通過試驗(yàn)可知，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好，密封圈內(nèi)唇口處僅有少量油脂滲出，通過試驗(yàn)前、后4套樣品軸承的稱重對(duì)比(表1)，可知軸承漏脂率均低于允許漏脂率10%的標(biāo)準(zhǔn)，滿足了用戶要求。

表1 試驗(yàn)軸承漏脂率