轴承密封圈的密封性能试验机

曲文秀，周寞，胡卫平，段鹏飞，纪永录

(1.瓦房店轴承集团有限责任公司，辽宁 瓦房店 116300；2. 大连港埠机电有限公司，辽宁 大连 116100)

目前，对于轴承密封圈密封性能的试验，一般利用现有密封性能试验机对整套轴承进行试验，每次可试验2套或4套，利用夹具夹住轴承两侧端面，从下方的进气口打入10 kPa压力，当出气口测量腔体内压力达到符合要求的试验压力时，通过计数比较确定轴承外圈与密封唇的过盈量。该试验机操作繁琐，需将整个轴承作为工装进行试验，而且无法对密封圈进行高低温环境模拟试验、密封腔高低压试验等专项试验[1-3]。

因此，以森基米尔180轴承为例，结合GB/T 13871.4—2007 《密封元件为弹性体材料的旋转轴唇形密封圈 第4部分：性能试验程序》中“旋转轴唇形密封圈”动态试验设备,开发一种集温度、转速、压力于一身，能够全方位检测密封圈密封性能的试验机。

1 试验机参数

试验机主要参数如下：温度，-40～200 ℃；压力，0～0.4 MPa；转速，1 500～5 000 r/min ，变频调速；尺寸范围，φ72.5～400 mm；变频电动机型号为VFG112M-50-4.0-4，自带变频器；带轮采用2级调速，0～1 500 r/min时恒转矩，传动比i=1∶1，1 500～2 000 r/min时恒功率，传动比i=1.5∶1；温控系统采用高低温循环装置；试验机腔体容积为3 L；压力接入方式为气动三联件接气源，压力要求7～9 kPa，温度要求25～60 ℃；润滑方式为乳化液润滑。

2 试验机结构

2.1 工作原理

试验机总体结构如图1所示，试验机工作时，变频电动机驱动带轮转动，从而带动工件轴转动，并将动能传递给工装轮，达到试验所需转速。被试密封圈安装于工装轮上，试验密封圈由密封唇和防尘盖组成，无需使用整套轴承，由工装模拟轴承内、外圈。

1—进油口； 2—带轮防护罩；3—带轮；4—工件轴；5—工装轮；6—出油口；7—密封圈； 8—隔热板；9—隔热顶板；10—导热油；11—密封垫；12—试验油管气管；13—试验密封唇；14—防尘盖；15—机体；16—围板；17—支撑体； 18—废油收集

在启动变频电动机前,还需要完成3个步骤：

1)用油枪从试验油管气管处注入试验所需润滑油(乳化液)；

2)从试验油管气管处加压；

3)高低温一体机从进油口处通入导热油,导热油在试验机外围循环并通过金属导热使工件区温度达到试验要求，然后从出油口导出到高低温一体机，形成一个密闭循环。

试样安装完毕后，根据规定要求设定转速、试验温度和压力，观察运转过程中是否有渗漏，并根据有关数据分析该产品质量[4]。

2.2 安全验算

轴头部分是整个试验机的关键，也是薄弱部分，为满足安全需要，需进行受力分析验算，轴头部分受力示意图如图2所示，图中F为工装轮的重力，透盖端面到工装轮中心位置的距离为108 mm，透盖端面到工件轴右端面的距离为158 mm，d为薄弱部分轴径。

式中：M为弯矩；φ为校正系数；T为扭矩；σ为轴的许用弯曲应力。计算得，最小轴径为13.8 mm。取2.5倍安全系数，即薄弱部分轴径d取35 mm，可确保安全性及试验的可靠性。

图2 轴头部分受力分析

2.3 温控系统

温控系统中的液体循环是密闭的，由膨胀容器提供导热油动力。温控系统配备高压压力开关和过载继电器，与液体循环之间绝热，且不参与液体循环。温控系统与试验机之间只是机械连接，不论液体循环的温度高低，膨胀容器中的介质均低于60 ℃，低温时无水气吸收，高温时无油雾产生，升、降温时均可实现±0.15 ℃的精确温控。

温控系统配备加热冷却一体容器，换热面积大，升、降温的速率快，-40～200 ℃变温仅需20 min(以50 L容量为例)，导热油的需求量也比较小，可实现连续降温。另外，温控系统还具有自我诊断、冷冻机过载保护、热保护装置等多种安全保障机能，可充分保证使用安全。

3 结束语

目前，该试验机仍处于设计阶段，还未投产使用。试验机完成后可用于铁路轴承的试验，模拟低温、高转速工况，为高铁轴承的可靠性提供保障，并节省时间成本，提高生产效率。