深溝球軸承防塵蓋的改進(jìn)設(shè)計(jì)

池海鳳，龐偉，紀(jì)云巧，王建軍，陳明浩

(瓦房店軸承集團(tuán)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心，遼寧 瓦房店 116300)

帶有防塵蓋的深溝球軸承廣泛用于汽車、電動(dòng)機(jī)、泵類等領(lǐng)域。防塵蓋本身的防塵性、牢固性直接影響主機(jī)的使用壽命及性能，因此結(jié)構(gòu)合理的防塵蓋對(duì)于軸承至關(guān)重要。常規(guī)的防塵蓋按照洛陽(yáng)軸承研究所出版的ZY—83《向心球軸承設(shè)計(jì)方法》設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)中防塵蓋為鋼板沖壓型，防塵蓋裝入軸承時(shí)需要采用特殊工裝進(jìn)行壓裝。在壓裝過程中，靠防塵蓋外徑面的塑性變形將其壓靠到軸承外圈的密封槽內(nèi)。由于外圈熱處理后密封槽變形尺寸增大(密封槽車削后不再加工)且防塵蓋加工精度低，因此防塵蓋鉚壓后可能出現(xiàn)形狀不穩(wěn)定、壓靠不實(shí)、鉚合不良等問題，并在使用過程中隨著主軸的旋轉(zhuǎn)而與外圈脫離，產(chǎn)生掉蓋現(xiàn)象。為了解決這一難題，綜合密封圈及防塵蓋的設(shè)計(jì)理論，對(duì)防塵蓋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

1 常規(guī)的防塵蓋結(jié)構(gòu)

常規(guī)的防塵蓋由鋼板沖壓而成，其一般加工工藝流程為：剪料→切料、開槽→打字→成形→卷邊→外觀處理，檢查合格后的防塵蓋再裝入軸承內(nèi)。改進(jìn)前的防塵蓋結(jié)構(gòu)與裝配圖如圖1所示。

圖1 改進(jìn)前的防塵蓋結(jié)構(gòu)與裝配圖

在設(shè)計(jì)上，成品防塵蓋外徑略小于外圈密封槽開口尺寸，采用間隙配合，防塵蓋在外圈密封槽內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。通過在壓力機(jī)上用帶有45°斜面的工裝壓在防塵蓋卷邊處，使防塵蓋外徑面產(chǎn)生塑性變形，壓靠到外圈密封槽內(nèi)。

設(shè)計(jì)上要求壓裝后軸承外圈與防塵蓋不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但由于鉚合不良、振動(dòng)、腐蝕等因素，軸承運(yùn)行一段時(shí)間后往往會(huì)發(fā)生掉蓋現(xiàn)象。

2 改進(jìn)后的防塵蓋

依據(jù)軸承使用工況，借鑒密封圈及防塵蓋的設(shè)計(jì)思路與經(jīng)驗(yàn)，將防塵蓋卷邊結(jié)構(gòu)改進(jìn)為密封圈的外唇結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的防塵蓋結(jié)構(gòu)與裝配圖

外唇采用有較好彈性變形及耐腐蝕性的丁腈橡膠，并增加“匚”形減壓槽[1](圖2)。改進(jìn)后，當(dāng)防塵蓋外徑面與外圈密封槽口存在較大過盈量時(shí)，防塵蓋外徑面易在載荷的作用下產(chǎn)生變形。因而，該種設(shè)計(jì)一般通過手工即可將防塵蓋裝入軸承密封槽內(nèi)。

當(dāng)防塵蓋的外唇裝入外圈密封槽后，通過密封槽的軸向過盈控制防塵蓋的圓周運(yùn)動(dòng)；而在防塵蓋與密封槽之間采取間隙設(shè)計(jì)，防止因其過盈量過大而導(dǎo)致防塵蓋安裝不到位。

為保證防塵蓋的穩(wěn)固性，將新型防塵蓋鋼板沖壓部分設(shè)計(jì)為帶密封圈的鋼骨架。鋼骨架與橡膠通過“冂”形結(jié)構(gòu)緊密連接在一起(圖2中A處)。

通過改進(jìn)設(shè)計(jì)，新型防塵蓋抗腐蝕性和防振性得到極大提高。用彈性過盈代替常規(guī)防塵蓋的剛性過盈，解決了常規(guī)設(shè)計(jì)中防塵蓋易脫落現(xiàn)象。采用手工安裝，極大地縮短了生產(chǎn)周期。對(duì)于一些超薄系列，還消除了由于不均勻的剛性過盈導(dǎo)致的軸承外圈的橢圓變形。

采用該結(jié)構(gòu)的防塵蓋要注意環(huán)境溫度。在超過120 ℃的高溫情況下，防塵蓋外唇材料應(yīng)選擇耐高溫的橡膠，如氟橡膠(耐溫可達(dá)到250 ℃)。但一般情況下軸承使用溫度小于120 ℃，采用丁腈橡膠的防塵蓋可滿足要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)結(jié)構(gòu)用于6212-ZN帶蓋產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，用于某公司汽車的重要部件。經(jīng)用戶裝機(jī)使用證明，軸承質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定，無掉蓋現(xiàn)象，完全滿足用戶的使用要求。橡膠與防塵蓋結(jié)合的新型防塵蓋設(shè)計(jì)理念值得推廣。