軸承是怎樣防塵的
01
滾動軸承密封概述
這個問題換一個說法就是：軸承自身的污染防護能力是如何實現(xiàn)的。由于問題中沒有指明是什么軸承，因此我針對大多數(shù)情況進行介紹。
并不是所有的滾動軸承都具有對污染的防護能力的。多數(shù)軸承是工作于軸承室之內(nèi)的，因此軸承室的環(huán)境就是軸承的工作環(huán)境，對污染的防護是通過軸承室的密封實現(xiàn)的。軸承室的密封主要是在軸承蓋和轉(zhuǎn)軸之間添加密封件，密封件形式可以有很多種，比如：迷宮密封、橡膠骨架密封、毛氈密封等等。可以參考密封件專門的設計指導。
對于滾動軸承自身而言，也有一些軸承設計自身帶有污染防護設計。自帶防護的軸承主要是中小尺寸深溝球軸承，以及部分調(diào)心滾子軸承。
滾動軸承的密封設計是在軸承外圈和內(nèi)圈之間添加密封件（或者防塵蓋），一般常見的設計是密封件與軸承外圈固定，密封唇口與軸承內(nèi)圈之間設計密封結(jié)構(gòu)。
02
密封的滾動軸承設計
滾動軸承的密封設計之所以設置在唇口與內(nèi)圈之間的原因是為了減小密封唇口與密封面之間的相對線速度。相同轉(zhuǎn)速的軸承，內(nèi)圈外表面的線速度小于外圈內(nèi)表面（由于旋轉(zhuǎn)半徑不同），因此選擇內(nèi)圈外表面更有利于減少密封唇口的磨損。
軸承常用的密封結(jié)構(gòu)包括防塵蓋和密封蓋。
防塵蓋的設計通常是一個將一個金屬的防護蓋安裝于軸承外圈內(nèi)側(cè)，防塵蓋內(nèi)側(cè)與內(nèi)圈外表面留出很小的間隙，避免較大的污染顆粒進入。如下圖所：
從具防塵蓋的軸承結(jié)構(gòu)不難看出，此類軸承的密封件只能防護一定大小的固體污染顆粒，對于液體污染以及尺寸很小的固體污染顆粒不能提供很好的密封保護。通常適用于外界環(huán)境相對較好的工況環(huán)境。帶密封件的軸承通常使用骨架密封。
骨架密封就是在內(nèi)部是一個金屬骨架，外部涂裝其他材質(zhì)的密封。通常密封件材質(zhì)使用丁腈橡膠材料。丁腈橡膠有較好的耐磨性，同時使用溫度比較適合一般的工況。如下圖所示：
帶密封件的軸承密封結(jié)構(gòu)的設計在不同品牌中存在不同的設計。具體設計細節(jié)和優(yōu)缺點視具體結(jié)構(gòu)而定，可以咨詢相應的供應商。但是總體上，帶密封件的滾動軸承，由于密封唇口和被密封表面是接觸的（可能是輕度接觸，也可能是較重的接觸），因此具有較好的防護能力，具有一定的防止液體污染能力。但是與此同時，唇口與被密封表面的摩擦力也會帶來額外發(fā)熱。在選型的時候需要在密封件摩擦發(fā)熱與密封效果之間進行權(quán)衡。
作為密封材料的丁腈橡膠本身耐磨性也有一定的限值范圍。通常唇口表面接受的最大線速度為15m/s，對于更高的相對轉(zhuǎn)速，則需要使用更加耐磨的密封材料。
丁腈橡膠的一般使用溫度范圍為-30℃到120℃，涵蓋了多數(shù)工業(yè)應用領域。具體的溫度范圍根據(jù)配方不同可能存在較小差異，軸承使用者可以向供應商提供具體數(shù)值。在低于溫度范圍的時候材質(zhì)會變得硬脆，容易損壞；在高于應用溫度范圍的時候，材質(zhì)會軟化，碳化等，最終也會出現(xiàn)提早失效損壞。