密封軸承氣密性檢測儀器的設計

趙坤，張恒

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密封軸承氣密性檢測儀器的設計

趙坤，張恒

（慈興集團有限公司 技術中心，浙江 寧波 315301）

針對目前市場上密封軸承氣密性檢測精度低、抗干擾能力不強、效率低下等缺點，結合軸承實踐生產情況，設計了一種新型密封軸承氣密性檢測儀器。該儀器利用軸承阻隔氣流，使進氣端達到一定氣壓值，然后觀察氣壓表數值變化從而判斷軸承的氣密性。該儀器檢測精度高，結構簡單，檢測型號多，并且在生產檢測過程中檢測直觀、可操作性強、檢測成本低，完全滿足實際生產需求。

密封軸承；氣密性；檢測

隨著工業的發展，特別是食品工業、現代辦公機械以及家電的普及，要求相應設備設計緊湊，并具備重量小、防水、防漏氣等特點。普通設備腔體與旋轉軸之間存在一個圓周間隙，介質會從中泄漏，因此必須設一道防止泄漏的裝置[1]。在此條件下自帶密封裝置軸承隨之誕生，而此類軸承需要相應的密封性檢測方法對其密封性能進行檢測[2]。目前根據檢測方法的不同，軸承氣密性檢測主要分為兩類[3]：一類為水沒式漏氣檢測法，這種方法檢測效率低，只能定性的觀察泄露而不能定量的計算泄漏量的大小，同時用這種方法檢測后，還必須對工件進行干燥和防銹處理；另一類為干式漏氣檢測法，該檢測方法抗干擾能力較弱，易受環境因素影響，測量精度低，多用于低精度氣密性檢測。

本文主要采用氣壓式漏氣檢測法對軸承的氣密性進行檢測[4-5]，該設計具有精度高、結構簡單、檢測直觀、可操作性強、檢測成本低等優點。

1 檢測儀器結構

為了檢測密封軸承的氣密性，設計的檢測儀器如圖1所示，其主要由空氣過濾器2、壓力控制閥3、進氣開關5、儲氣罐6、數字壓力計7、檢測裝置8和流量計9組成。工作流程為：氣流由進氣口1經導氣管4進入空氣過濾器2過濾，通過壓力控制閥3控制氣壓，打開進氣開關5使氣流進入儲氣罐6和檢測裝置8，同時觀察數字壓力計7數值變化，當數字壓力計7顯示氣壓達到一定數值時關閉進氣開關5并記錄氣壓值，靜止一段時間后，再次觀察數字壓力計7并記錄氣壓值，前后兩次氣壓值之差即為儲氣罐內氣壓壓力變化量，通過與標準變化量對比，判斷軸承的氣密性是否合格。

圖1 軸承氣密性檢測儀器

軸承氣密性檢測裝置如圖2所示，1、6為O型圈氣密性檢測進出氣口，2、5為密封圈氣密性檢測進出氣口，通過橡膠圈3對軸承零部件進行隔離，使密封圈和O型圈完全隔離，形成單獨的氣流通道，即可同時檢測軸承密封圈和O型圈的氣密性，以便準確地檢測出軸承漏氣的部位。

2 檢測方法

2.1 檢測裝置本身氣密性檢測

如圖1所示，將基準塊（基準塊不漏氣）放入檢測裝置8中代替待測軸承，然后鎖緊檢測裝置8，打開進氣開關5，在一定的充氣時間內將儲氣罐6和檢測裝置8同時充入一定壓力氣體，關閉進氣開關5，記錄此時數字壓力計7顯示的氣壓數值（初始氣壓壓力值），在一定檢測時間后，記錄此時數字壓力計7顯示的氣壓數值，計算檢測前后兩次壓力差（壓力損失量），如果壓力損失量為零，說明檢測裝置本身氣密性是合格的，可使用此檢測裝置對產品的氣密性進行檢測。

圖2 檢測裝置結構圖

2.2 軸承氣密性檢測

將基準塊替換為待測軸承,即可檢測軸承的氣密性。如圖2所示，將進氣管接到氣口1，檢測軸承O型圈是否漏氣，如果有漏氣發生，此時氣流從氣口6漏出，并且圖1中數字壓力計讀數發生改變、流量計將顯示漏氣量；將進氣管切換到氣口2，檢測軸承密封圈是否漏氣，如果有漏氣發生，此時氣流從氣口5漏出，并且數字壓力計讀數發生改變、流量計將顯示漏氣量。以上檢測完成后，切換進出氣口檢測另一側密封圈及O型圈的氣密性，即分別將進氣管切換到氣口6和氣口5，并重復以上檢測步驟，完成檢測。

3 儀器檢測能力分析

3.1 測試標準

由于不同工況條件對軸承氣密性能要求不同，并且軸承型號多樣等原因，對于軸承的氣密性能沒有明確標準，本文以檢測6301HLLU軸承氣密性為例，通過以往工程實際經驗，規定軸承密封圈和軸承O型圈，檢測過程氣壓損失均不能超過最大允許值2mbar。圖2中軸承O型圈過盈配合裝入殼體內，檢測裝置與軸承O型圈配合部位，根據實際應用工況設計。

3.2 檢測能力分析

3.2.1 檢測儀器的能力指數Cgk分析

對一套6301HLLU軸承氣密性進行50次測量，利用Minitab軟件，對該檢測儀器的檢測儀器能力指數Cgk進行評價，結果如表1所示，從表中可以看出，其Cgk值分別為1.75和1.86（＞1.67），表明該檢測儀器的測量能力符合要求。

3.2.2 檢測儀器的重復性和再現性(GR&R）分析

對10套6301HLLU軸承分別檢測3次，利用Minitab軟件，對該檢測儀器的重復性和再現性（GR&R）進行評價，結果如表1所示。從表中可看出，其GR&R分析結果分別為8.93%和8.88%，滿足測量系統GR&R≤10%的標準。表明該測量裝置的重復性和再現性符合要求。

表1 檢測裝置能力分析

4 結束語

本文中開發的軸承氣密性檢測儀器，設計合理，拆裝方便，對檢測不同型號的軸承只需更換配套的檢測裝置即可，適應性較強，對檢測儀器進行Cgk和GR&R分析表明，檢測儀器能力充分，重復性、再現性符合要求?？梢詽M足實際使用要求。

目前，該檢測儀器已經在6301HLLU軸承批量生產中投入使用，經使用表明該檢測儀器運行穩定、檢測精度高、重復性好。未來還考慮應用于其它對氣密性有要求的軸承。

[1]唐瑤，李軍. 高壓機械密封傳動機構的失效分析及解決措施[J].機械，2016（1）：77-80.

[2]陳龍，頡潭成. 滾動軸承應用技術[M]. 北京：機械工業出版社，2010.

[3]龍飛，邢武. 氣密性檢測方法分析[J]. 液壓氣動與密封，2000（5）：21-23.

[4]陳乃克. 差壓式氣密檢漏技術及其應用[J]. 輕型汽車技術，2002（4）：29-32.

[5]李杰. 氣密性檢測儀校準裝置的研究[D]. 廣州：華南理工大學2015.

Testing Instrument Development of the Air-Tightness of Seal Bearing

ZHAO Kun，ZHANG Heng

( Technologic Centre, Cixing Group Co., Ltd., Ningbo 315301, China )

Aiming at the defect of sealed bearing on the current market, such as low detecting precision, poor anti-interference ability, low efficiency. Combining with the realistic production, a kind of air tightness detection instrument for new sealed bearing is designed. This instrument uses the bearing to block the airflow, so that the intake side reaches a certain value of air pressure, and then observe the change of the barometer to determine the air tightness of the bearing. This instrument has the characteristics of high detection precision, simple structure and more detection types, and it shows visual inspection, strong operability and low cost in the process of production inspection, which fully satisfied the requirement of actual production.

sealed bearing；air tightness；detection

TP216

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.06.015

1006－0316 (2018) 06－0075－03

2017－11－16

趙坤（1979－），男，四川閬中人，碩士，高級工程師，主要研究方向為軸承設計與制造工藝。