一种轴承内腔用非接触式密封组件及轴承的制作方法

1.本发明涉及一种轴承内腔用非接触式密封组件及轴承，属于轴承技术领域。


背景技术：

2.近年来，国内外高速轨道车辆轴箱轴承已经发展为脂润滑的整体免维护式圆锥滚子/圆柱轴承，实际在线运营速度最高可达到380km/h，免维护周期从120万公里、145万公里到165万公里在逐步提高，此时，密封结构的设计显得尤为重要。
3.目前，在用轴承的密封结构主要有两种，一种是接触式密封，该密封结构包括用于固定安装在轴承外圈上的外骨架、用于固定安装在轴承内圈上的内骨架和用于固定在外骨架上的密封件，密封件与内骨架接触以对轴承内腔进行密封，例如，申请公布日为2016.04.06、申请公布号为cn105465188a中国发明专利申请中公开了一种轴承，该轴承中的密封结构即采用接触式密封，该密封结构虽然可以有效地防止润滑脂外泄，但是在轴承运行时，内骨架在轴承内圈的带动下会与密封件产生滑动摩擦，特别是在高速工况下，容易因摩擦产生的高温导致摩擦件老化、变形。另一种是纯骨架的非接触式密封，该密封结构包括用于固定安装在轴承外圈上的外骨架和用于固定安装在轴承内圈上的内骨架，外骨架作为外圈密封组件，内骨架作为内圈密封组件，内、外骨架配合形成密封通道，由于该结构属于非接触式密封，故该密封结构能够适应较高的运转速度，但无法满足漏脂率和免维护周期的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种轴承内腔用非接触式密封组件，以解决现有技术中非接触式密封结构密封效果差的技术问题。同时，本发明还提供一种轴承，以解决上述问题。
5.本发明中轴承内腔用非接触式密封组件采用如下技术方案：
6.该轴承内腔用非接触式密封组件包括使用时固定安装在轴承外圈上的外圈密封组件和使用时固定安装在轴承内圈上的内圈密封组件，外圈密封组件与内圈密封组件之间在轴向上形成内层密封通道和外层密封通道，内、外层密封通道均为迷宫式密封通道。
7.有益效果：本发明提供一种改进后的轴承内腔用非接触式密封组件，使用时，将外圈密封组件安装在轴承外圈上，将内圈密封组件安装在轴承内圈上，由于外圈密封组件与内圈密封组件之间在轴向上形成有内层密封通道和外层密封通道，且内层密封通道与外层密封通道均为迷宫式的密封通道，故能有效地防止异物进入轴承内腔以及轴承内腔中的润滑脂经密封通道外泄；另外，密封组件为非接触式密封结构，可以在轴承内外圈之间相对转动时，可以防止内、外圈密封组件摩擦接触，避免了因摩擦导致密封件出现老化和变形的问题，延长了密封组件的使用寿命，使得密封组件的使用成本得到降低。综合上述分析，本发明提供的非接触式密封组件相较于现有技术中的密封组件来说，创造性地在轴向上形成双层的迷宫式的密封通道，使得密封组件的密封质量得到提升；另外，密封组件为非接触式密封结构，避免了内、外圈密封组件摩擦接触，提升了密封组件的使用寿命。
8.进一步地，外圈密封组件包括外骨架和外弹性密封件，内圈密封组件包括内骨架和内弹性密封件，在轴向上，内、外骨架之间形成所述的外层密封通道，内、外弹性密封件之间形成所述的内层密封通道。
9.有益效果：由于密封通道为迷宫式密封通道，通过内、外骨架形成外层密封通道，内、外弹性密封件形成内层密封通道，可以降低密封组件的加工难度，从而降低密封组件的生产成本。
10.进一步地，内、外弹性密封件上分别设有在轴向上朝向彼此延伸的密封段，且两弹性密封件上的密封段在径向上交错间隔布置，以形成所述的内层密封通道。
11.有益效果：利用两弹性密封件上的密封段交错间隔布置来形成迷宫式的密封通道，可以增加密封通道的弯折次数，进而延长密封通道的长度，使得润滑脂逸出轴承内腔以及污染物进入轴承内腔的难度增加，提升了密封组件的密封质量。
12.进一步地，内骨架上具有内环形密封槽，外骨架上具有外环形密封槽，内、外环形密封槽的槽口在使用时朝轴承内腔布置，且两环形密封槽中的一个在使用时位于另一个中，两环形密封槽的相应壁之间形成所述的外层密封通道。
13.有益效果：使用时，内环形密封槽和外环形密封槽中的一个位于另一个中，且槽口均朝向轴承内腔布置以形成外层密封通道，在轴向上减少了密封组件的占用空间，扩大了密封组件的使用场景。
14.进一步地，内、外弹性密封件中的一个位于靠近轴承内腔侧的环形密封槽中。
15.有益效果：使用时，将内、外弹性密封件中的一个布置在靠近轴承内腔侧的环形密封槽中，可以在轴向上进一步减少密封组件的占用空间，使得密封组件在安装空间较为紧促的使用场景下仍可以使用。
16.进一步地，所述的密封组件还包括安装座，内圈密封组件固定安装在安装座上，安装座使用时安装在轴承内圈上。
17.有益效果：使用时，先将内圈密封组件固定安装在安装座上，再将安装座安装在轴承内圈上，可以使轴承内圈密封组件的安装更加方便，进而提升密封组件的组装效率。
18.进一步地，安装座包括安装轴，内圈密封组件套装在安装轴上，安装轴的一端在使用时安装在轴承内圈上，另一端设有用于与内圈密封组件挡止配合的挡止面。
19.有益效果：使用时，先将内圈密封组件套装在安装轴上，并利用挡止面对内圈密封组件进行限位，然后将安装轴安装在轴承内圈上，采用套装的方式比较稳定，且定位面的设计也使得内圈密封组件的安装更加快捷，进而提升了密封组件的装配效率和使用寿命。
20.进一步地，内、外层密封通道中的至少一个在其延伸方向上具有大尺寸段和小尺寸段。
21.有益效果：小尺寸段和大尺寸段的设置可以在相应段处形成不同的压力差，进而延缓润滑脂或者污染物在密封通道中的流动速度，提升了密封组件的密封质量。
22.本发明中轴承采用如下技术方案：
23.该轴承包括密封组件，密封组件包括使用时固定安装在轴承外圈上的外圈密封组件和使用时固定安装在轴承内圈上的内圈密封组件，外圈密封组件与内圈密封组件之间在轴向上形成内层密封通道和外层密封通道，内、外层密封通道均为迷宫式密封通道。
24.有益效果：本发明提供一种改进后的轴承，使用时，将外圈密封组件安装在轴承外
圈上，将内圈密封组件安装在轴承内圈上，由于外圈密封组件与内圈密封组件之间在轴向上形成有内层密封通道和外层密封通道，且内层密封通道与外层密封通道均为迷宫式的密封通道，故能有效地防止异物进入轴承内腔以及轴承内腔中的润滑脂经密封通道外泄；另外，密封组件为非接触式密封结构，可以在轴承内外圈之间相对转动时，可以防止内、外圈密封组件摩擦接触，避免了因摩擦导致密封件出现老化和变形的问题，延长了密封组件的使用寿命，使得密封组件的使用成本得到降低。综合上述分析，本发明提供的轴承相较于现有技术中的轴承来说，创造性地在轴向上形成双层的迷宫式的密封通道，使得密封组件的密封质量得到提升；另外，密封组件为非接触式密封结构，避免了内、外圈密封组件摩擦接触，提升了密封组件的使用寿命。
25.进一步地，外圈密封组件包括外骨架和外弹性密封件，内圈密封组件包括内骨架和内弹性密封件，在轴向上，内、外骨架之间形成所述的外层密封通道，内、外弹性密封件之间形成所述的内层密封通道。
26.有益效果：由于密封通道为迷宫式密封通道，通过内、外骨架形成外层密封通道，内、外弹性密封件形成内层密封通道，可以降低密封组件的加工难度，从而降低密封组件的生产成本。
27.进一步地，内、外弹性密封件上分别设有在轴向上朝向彼此延伸的密封段，且两弹性密封件上的密封段在径向上交错间隔布置，以形成所述的内层密封通道。
28.有益效果：利用两弹性密封件上的密封段交错间隔布置来形成迷宫式的密封通道，可以增加密封通道的弯折次数，进而延长密封通道的长度，使得润滑脂逸出轴承内腔以及污染物进入轴承内腔的难度增加，提升了密封组件的密封质量。
29.进一步地，内骨架上具有内环形密封槽，外骨架上具有外环形密封槽，内、外环形密封槽的槽口在使用时朝轴承内腔布置，且两环形密封槽中的一个在使用时位于另一个中，两环形密封槽的相应壁之间形成所述的外层密封通道。
30.有益效果：使用时，内环形密封槽和外环形密封槽中的一个位于另一个中，且槽口均朝向轴承内腔布置以形成外层密封通道，在轴向上减少了密封组件的占用空间，扩大了密封组件的使用场景。
31.进一步地，内、外弹性密封件中的一个位于靠近轴承内腔侧的环形密封槽中。
32.有益效果：使用时，将内、外弹性密封件中的一个布置在靠近轴承内腔侧的环形密封槽中，可以在轴向上进一步减少密封组件的占用空间，使得密封组件在安装空间较为紧促的使用场景下仍可以使用。
33.进一步地，所述的密封组件还包括安装座，内圈密封组件固定安装在安装座上，安装座使用时安装在轴承内圈上。
34.有益效果：使用时，先将内圈密封组件固定安装在安装座上，再将安装座安装在轴承内圈上，可以使轴承内圈密封组件的安装更加方便，进而提升密封组件的组装效率。
35.进一步地，安装座包括安装轴，内圈密封组件套装在安装轴上，安装轴的一端在使用时安装在轴承内圈上，另一端设有用于与内圈密封组件挡止配合的挡止面。
36.有益效果：使用时，先将内圈密封组件套装在安装轴上，并利用挡止面对内圈密封组件进行限位，然后将安装轴安装在轴承内圈上，采用套装的方式比较稳定，且定位面的设计也使得内圈密封组件的安装更加快捷，进而提升了密封组件的装配效率和使用寿命。
37.进一步地，内、外层密封通道中的至少一个在其延伸方向上具有大尺寸段和小尺寸段。
38.有益效果：小尺寸段和大尺寸段的设置可以在相应段处形成不同的压力差，进而延缓润滑脂或者污染物在密封通道中的流动速度，提升了密封组件的密封质量。
附图说明
39.图1是本发明轴承实施例1的结构示意图；
40.图2是图1中a处的放大图。
41.图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：
42.100、轴承内圈；101、轴承外圈；200、内骨架；201、外骨架；202、外环形密封槽；203、内环形密封槽；204、凸台；205、凹坑；300、内弹性密封件；301、内密封段；302、外弹性密封件；303、外密封段；400、安装座；401、安装轴；402、挡止面。
具体实施方式
43.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
44.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个
……”
等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
47.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.以下结合实施例对本发明作进一步地详细描述。
49.本发明中轴承的实施例1：
50.如图1所示，本实施例提供的轴承包括轴承外圈101和轴承内圈100，轴承上布置有密封组件，密封组件包括外圈密封组件和内圈密封组件。使用时，外圈密封组件固定安装在轴承外圈101上，内圈密封组件固定安装在轴承内圈100上，外圈密封组件与内圈密封组件之间在轴向上形成内层密封通道和外层密封通道，内、外层密封通道均为迷宫式密封通道且两通道之间相互连通。
51.本实施例中，为方便表述，在径向上，定义朝向轴承轴线的方向为内。外圈密封组件包括外骨架201和外弹性密封件302，内圈密封组件包括内骨架200和内弹性密封件300，在轴向上，内、外骨架201之间形成所述的外层密封通道，内、外弹性密封件302之间形成所述的内层密封通道。如图1和图2所示，外骨架201与轴承外圈101同轴布置，外骨架201上具有外环形密封槽202，内骨架200与轴承内圈100同轴布置，内骨架200上具有内环形密封槽203，内、外环形密封槽的槽口朝轴承内腔布置，外环形密封槽202位于内环形密封槽203中且与内环形密封槽203间隙配合，内、外环形密封槽202之间的间隙(具体为两环形密封槽槽底之间的间隙和两环形密封槽槽壁之间的间隙)形成外层密封通道。
52.本实施例中，为保证密封效果，内、外环形密封槽202外槽壁之间位于外侧间隙的宽度为1mm，内、外环形密封槽内槽壁之间位于内侧间隙的宽度为1.2mm。内环形密封槽203槽底和外环形密封槽202槽底之间的间隙在延伸方向上具有小尺寸段和大尺寸段，小尺寸段位于大尺寸段的外侧，小尺寸段的宽度为0.5mm，大尺寸段的宽度为1mm。此处，间隙宽度的变化可以形成不同的压力差，进而延缓润滑脂或者污染物在密封通道中的流动速度。
53.本实施例中，为减少密封组件的占用空间，内、外弹性密封件在轴向上相对布置，由于外环形密封槽202靠近轴承内腔侧布置，故外弹性密封件302布置在外环形密封槽202中。
54.本实施例中，如图2所示，外弹性密封件302上设有外密封段303，外弹性密封件302在轴向上的横截面呈“e”形，内弹性密封件300上设有内密封段301，内弹性密封件300在轴向上的横截面呈“倒f”形，外密封段303与内密封段301在径向上交错间隔布置，使得两弹性密封件之间形成内层密封通道。
55.本实施例中，为保证密封效果，内、外密封段平行间隔布置，在径向上，相邻的内、外密封段之间的间隙宽度为，在轴向上，位于最外侧的内密封段301与外弹性密封件302的之间间隔的宽度为3mm，位于最内侧外密封段303与内弹性密封件300之间的间隔宽度为6mm，位于中间的内密封段301与外弹性密封件302之间的间隔的宽度为2.5mm。此处，间隙宽度的变化可以形成不同的压力差，进而延缓润滑脂或者污染物在密封通道中的流动速度。
56.本实施例中，内弹性密封件300与外骨架201间隙配合，具体如图2所示，在径向方向上，外环形密封槽202的内槽壁间隔布置在位于中间的内密封段301和位于最内侧的内密封段301之间，内环形密封件与外骨架201之间的间隙形成中间密封通道，内、外层密封通道之间通过中间密封通道相互连通。
57.本实施例中，为保证密封效果，在轴向方向上，外环形密封槽202的内槽壁与内环形密封件之间间隙的宽度为5mm，在径向方向上，外环形密封槽202的内槽壁与位于中间的内密封段301之间间隙的宽度为0.9mm，外环形密封槽202的内槽壁与位于最外侧的内密封段301301之间间隙的宽度为0.7mm，此处，间隙宽度的变化可以形成不同的压力差，进而延
缓润滑脂或者污染物的流动。
58.本实施例中，如图2所示，外骨架201还包括连接部，连接部上设有凸台204，在安装固定在轴承外圈101上时，外骨架201通过凸台204压装在轴承外圈101的牙口凹槽内。另外，如图2所示，凸台204附近还布置有凹坑205，凹坑205的深度为0.15mm、宽度为1.2mm，以减缓过盈配合量较大时压装工序对外骨架201和轴承外圈101的变形。
59.本实施例中，如图2所示，内圈密封组件通过安装座400固定安装在轴承内圈100上。具体地，安装座400包括安装轴401，内骨架200和内弹性密封件300套装在安装轴401上，安装轴401的一端与轴承内圈100固定安装，另一端设置有挡止面402，内骨架200与挡止面402在轴向上挡止配合，以在安装时对内圈密封组件进行定位。
60.本实施例中，为强化密封可靠稳定性和环境适应性，外骨架201和内骨架200均由冷轧钢板制成，弹性密封环采用工程塑料聚合物制成，如pa66、ptfe等。另外，为增强抗氧化、耐蚀性，内、外骨架201表面镀锌处理，镀层平均厚度为0.05mm。
61.本实施例提供的的轴承在使用前，将外骨架201固定安装在轴承外圈101上，将内骨架200通过安装座400固定安装在轴承内圈100上，并使内、外骨架201之间在轴向上形成外层密封通道；另外，将外弹性密封件302通过外骨架201固定安装在轴承外圈101上，将内弹性密封件300通过安装座400固定安装在轴承内圈100上，并使内、外弹性密封件之间形成内层密封通道。
62.本实施例中，由于外圈密封组件与内圈密封组件之间在轴向上形成有内层密封通道和外层密封通道，且内层密封通道与外层密封通道均为迷宫式的密封通道，故能有效地防止异物进入轴承内腔以及轴承内腔中的润滑脂经密封通道外泄；另外，密封组件为非接触式密封结构，可以在轴承内外圈之间相对转动时，可以防止内、外圈密封组件摩擦接触，避免了因摩擦导致密封件出现老化和变形的问题，延长了密封组件的使用寿命，使得密封组件的使用成本得到降低。
63.在轴承的其他实施例中，内、外层密封通道中的一个在其延伸方向上具有大尺寸段和小尺寸段。或者，内、外层密封通道在其延伸方向上均不具有大尺寸段和小尺寸段。
64.在轴承的其他实施例中，安装座不包括安装轴，安装座包括安装台，安装台在轴承内圈的周向上布置有多个，内圈密封组件通过安装台支撑安装在轴承内圈上。
65.在轴承的其他实施例中，内圈密封组件直接固定安装在轴承内圈上。
66.在轴承的其他实施例中，在轴向上，外弹性密封件与内骨架之间形成中间密封通道，具体为，具体为，内环形密封槽位于外环形密封槽中，此时，内骨架布置在靠近轴承内腔的一侧，方便使外弹性密封件与内骨架之间形成中间密封通道。
67.在轴承的其他实施例中，外环形密封件与外骨架间隙配合，具体地，外环形密封件上的外密封段与外环形密封槽的内槽壁间隙配合，外密封段与外骨架之间的间隙在轴向截面上形成弯折路径，弯折通路与弯折通道之间通过弯折路径连通。
68.在轴承的其他实施例中，外层密封通道不由内、外环形密封槽的相应壁形成，内、外骨架上均具有呈锯齿状延伸的弯折延伸段，两骨架上弯折延伸段之间形成外层密封通道。
69.在轴承的其他实施例中，内层密封通道不由内外密封段交错间隔布置形成，内、外弹性密封件上均设有呈斜齿状延伸的弯折延伸段，内、外弹性密封件上弯折延伸段之间形
成内层密封通道。
70.在轴承的其他实施例中，外圈密封组件不包括外骨架和外弹性密封件，内圈密封组件不包括内骨架和内弹性密封件，内、外圈密封组件分别为整体件，且两者之间在轴向上形成相互连通的内、外层密封通道。
71.在轴承的其他实施例中，内、外环形密封件在轴向上间隙的宽度为2.5mm。或者，内、外环形密封件在轴向上间隙的宽度为6mm。
72.在轴承的其他实施例中，在径向方向上，相邻的内、外密封段之间的间隔为0.8mm。或者，相邻的内、外密封段之间的间隔为1mm。
73.在轴承的其他实施例中，内、外环形密封槽槽壁之间间隙的宽度为1mm。或者，内、外环形密封槽槽壁之间间隙的宽度为1.2mm。
74.本发明中轴承内腔用非接触式密封组件的实施例：
75.本实施例提供的密封组件的结构与上述轴承任一实施例中密封组件的结构相同，在此不再赘述。
76.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。