風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承常用密封件的選型與安裝

戴天任，趙雁，蘇兆力，劉攀，吳朝暉

(洛陽軸承研究所有限公司 重大型事業(yè)部，河南 洛陽 471039)

近年來伴隨著風(fēng)電軸承的迅速發(fā)展，其制造技術(shù)也日趨成熟，但每個(gè)單位對(duì)風(fēng)電軸承密封件的選擇與安裝方法各有不同，甚至差異很大。在此，通過總結(jié)吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，探索出一個(gè)較為科學(xué)實(shí)用的密封件選擇與安裝方法，以期提高風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承密封件及軸承的使用壽命。

1 密封件材料

軸承密封件所使用的材料常見的有I-3耐油橡膠、丁腈橡膠和氟橡膠等。其中目前比較常見的是I-3耐油橡膠，其適合常溫和軸承精度要求不高的工況；丁腈橡膠的綜合性能較好，風(fēng)電行業(yè)等對(duì)精度要求較高的轉(zhuǎn)盤軸承密封件常選用此種材料制造；氟橡膠耐油、耐熱且耐化學(xué)性能好，但其價(jià)格較高，沒有前兩種使用普遍。

風(fēng)電軸承的工作環(huán)境溫度一般為-40～+50 ℃，要求使用壽命20年。因此，風(fēng)電軸承對(duì)密封件材料的要求為：低溫性能好，扯斷強(qiáng)力高，耐磨性好且使用壽命較長[1]。為了了解丁腈橡膠的性能是否適合風(fēng)電軸承的工況，進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)，結(jié)果見表1～表3。

從表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出[2]，以丁腈橡膠為主要材質(zhì)的密封件在低溫和高溫兩種情況下，其材質(zhì)本身的性能變化并不大，表現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性，完全可以滿足風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承的使用環(huán)境要求。不過國內(nèi)風(fēng)電軸承行業(yè)的發(fā)展還未達(dá)到20年，所以建議風(fēng)電軸承的密封件5年更換一次。

表1 密封件常規(guī)試驗(yàn)

表2 密封件老化試驗(yàn)(100 ℃，70 h)

表3 密封件耐臭氧試驗(yàn)

2 密封件類型及選型

2.1 類型

風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承常用密封件有單唇密封和雙唇密封2種。轉(zhuǎn)盤軸承使用的單唇密封通常有3個(gè)尺寸，主體厚度為3，5和10 mm，而國內(nèi)風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承多采用厚度為5 mm的單唇密封件。單唇密封件的主體部分設(shè)計(jì)有均勻分布的多個(gè)突起點(diǎn)(圖1)，可以增加其與密封槽之間的摩擦力(圖2)，防止密封件脫出與打滑。雙唇密封件有內(nèi)唇和外唇，其外唇可以阻擋水分、灰塵及其他有害物質(zhì)侵入軸承內(nèi)部，內(nèi)唇可防止?jié)櫥孤Ｃ芊饧系亩鄠€(gè)半圓形突起可起到定位作用等，這3個(gè)點(diǎn)與密封槽配合形成了一個(gè)密封閉合回路(圖3)，從而使密封效果更好且使用更持久可靠。

圖1 厚度為5 mm的單唇密封

圖2 單唇密封件與密封槽的配合

圖3 雙唇密封件與密封槽的配合

2.2 選型

由于風(fēng)電機(jī)組對(duì)軸承壽命要求比較長，而且工作環(huán)境比較惡劣，大多數(shù)位于氣溫較低(-40 ℃左右)、風(fēng)沙較大的地區(qū)，對(duì)密封件的密封效果要求較高。而大多數(shù)風(fēng)電廠家還要求保證軸承滾道內(nèi)的油脂不外溢，所以風(fēng)電轉(zhuǎn)盤軸承基本均選用雙唇密封件來滿足主機(jī)的使用要求。但是由于偏航軸承多數(shù)為單排四點(diǎn)接觸球結(jié)構(gòu)，有時(shí)因其外形結(jié)構(gòu)、尺寸無法滿足內(nèi)、外圈均采用雙唇密封，這時(shí)可根據(jù)軸承的具體結(jié)構(gòu)和尺寸選擇1個(gè)單唇密封+1個(gè)雙唇密封，以滿足軸承的使用要求。

3 密封件對(duì)摩擦力矩的影響

由于風(fēng)電機(jī)組對(duì)軸承啟動(dòng)摩擦力矩有一定的要求，其啟動(dòng)摩擦力矩是判定產(chǎn)品是否合格的一個(gè)重要指標(biāo)，所以須嚴(yán)格控制。對(duì)軸承啟動(dòng)摩擦力矩有較大影響的3個(gè)方面是：初始摩擦扭矩、潤滑脂和密封件。尤其是雙唇密封件對(duì)啟動(dòng)摩擦力矩有較大的影響，表4給出了1.5 kW風(fēng)機(jī)用Φ1 900 mm軸承安裝密封件前、后試驗(yàn)(轉(zhuǎn)速1 r/min)的力矩變化對(duì)比。

表4 風(fēng)電軸承安裝密封件前、后的磨擦力矩對(duì)比

從表4密封件安裝前、后的磨擦力矩變化對(duì)比可知，軸承密封件對(duì)風(fēng)電軸承的啟動(dòng)摩擦力矩影響較大。所以密封件的好壞及選用對(duì)于風(fēng)電軸承也是一個(gè)重要考察指標(biāo)。

4 安裝方法及注意事項(xiàng)

4.1 安裝

密封件安裝是否得當(dāng)對(duì)軸承的使用及其壽命有著較大的影響。如果安裝方法合理，不僅可以提高工作效率，還能顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度。下面介紹轉(zhuǎn)盤軸承密封件比較通用的安裝過程。

(1)首先由設(shè)計(jì)人員計(jì)算軸承所用密封件的長度，并將其標(biāo)注于圖紙上；裝配人員根據(jù)圖示，用剪刀按照計(jì)算出的長度剪下對(duì)應(yīng)的密封件，然后用專用的黏合劑將其粘接起來，并確認(rèn)粘接牢固。

(2)在密封件2個(gè)密封唇口之間涂少量潤滑脂，即圖4中內(nèi)唇處(單唇不需要涂)，并在密封槽選擇8個(gè)等分點(diǎn)，將粘接好的密封圈先置入這8個(gè)點(diǎn)內(nèi)，然后從2個(gè)相距180°的定位點(diǎn)兩側(cè)開始向中間安裝，用膠木棒或氣動(dòng)錘慢慢將粘接好的密封件完全嵌入密封槽內(nèi)。

圖4 雙唇密封件安裝示意圖

(3)按順時(shí)針或逆時(shí)針方向檢驗(yàn)密封件整圈是否壓實(shí)，有無不平整或凸、凹等缺陷。

4.2 注意事項(xiàng)

(1)密封件按所計(jì)算的長度剪下后需要將其接頭處修剪平齊，這樣便于接口的粘接，并保證其粘接的牢固性。

(2)使用8等分點(diǎn)的方法安裝密封件是要控制密封件的拉伸和擠壓量，盡量讓其在安裝后保持自然平整的狀態(tài)，這樣可以減少密封件在軸承工作中的受力，保證其正常使用壽命。

(3)涂抹少許潤滑脂可以使安裝更加容易，且安裝后必須保證整個(gè)密封件壓實(shí)、平整，否則容易出現(xiàn)溢脂、漏脂現(xiàn)象。

4.3 其他類型密封件的安裝

除了長條剪裁型的密封件還有一種整體型的密封件。整體型密封件是根據(jù)要求的使用長度直接做成密封圈的形式，其具有無接頭、尺寸精確和可以有效避免安裝過程中過量拉伸等優(yōu)點(diǎn)。整體型密封件安裝方式與長條剪裁型是一樣的，采用8點(diǎn)等分法進(jìn)行安裝。整體型密封件長度須按需求定制，有一定局限性，而且其造價(jià)較高，所以目前國內(nèi)企業(yè)通常不予選用。

5 結(jié)束語

密封件對(duì)風(fēng)電軸承的使用性能和壽命起到至關(guān)重要的作用，所以根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)尺寸、使用場合及工況選擇材料、結(jié)構(gòu)合適的密封件就顯得尤為重要。密封件的正確安裝同樣重要，不但可保證風(fēng)電軸承的精度和性能，更利于保證風(fēng)電軸承的正常使用壽命。