密封軸承氣密性檢測(cè)儀器的設(shè)計(jì)

趙坤，張恒

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密封軸承氣密性檢測(cè)儀器的設(shè)計(jì)

趙坤，張恒

（慈興集團(tuán)有限公司 技術(shù)中心，浙江 寧波 315301）

針對(duì)目前市場(chǎng)上密封軸承氣密性檢測(cè)精度低、抗干擾能力不強(qiáng)、效率低下等缺點(diǎn)，結(jié)合軸承實(shí)踐生產(chǎn)情況，設(shè)計(jì)了一種新型密封軸承氣密性檢測(cè)儀器。該儀器利用軸承阻隔氣流，使進(jìn)氣端達(dá)到一定氣壓值，然后觀察氣壓表數(shù)值變化從而判斷軸承的氣密性。該儀器檢測(cè)精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)型號(hào)多，并且在生產(chǎn)檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)直觀、可操作性強(qiáng)、檢測(cè)成本低，完全滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

密封軸承；氣密性；檢測(cè)

隨著工業(yè)的發(fā)展，特別是食品工業(yè)、現(xiàn)代辦公機(jī)械以及家電的普及，要求相應(yīng)設(shè)備設(shè)計(jì)緊湊，并具備重量小、防水、防漏氣等特點(diǎn)。普通設(shè)備腔體與旋轉(zhuǎn)軸之間存在一個(gè)圓周間隙，介質(zhì)會(huì)從中泄漏，因此必須設(shè)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(lèi)軸承需要相應(yīng)的密封性檢測(cè)方法對(duì)其密封性能進(jìn)行檢測(cè)[2]。目前根據(jù)檢測(cè)方法的不同，軸承氣密性檢測(cè)主要分為兩類(lèi)[3]：一類(lèi)為水沒(méi)式漏氣檢測(cè)法，這種方法檢測(cè)效率低，只能定性的觀察泄露而不能定量的計(jì)算泄漏量的大小，同時(shí)用這種方法檢測(cè)后，還必須對(duì)工件進(jìn)行干燥和防銹處理；另一類(lèi)為干式漏氣檢測(cè)法，該檢測(cè)方法抗干擾能力較弱，易受環(huán)境因素影響，測(cè)量精度低，多用于低精度氣密性檢測(cè)。

本文主要采用氣壓式漏氣檢測(cè)法對(duì)軸承的氣密性進(jìn)行檢測(cè)[4-5]，該設(shè)計(jì)具有精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)直觀、可操作性強(qiáng)、檢測(cè)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

1 檢測(cè)儀器結(jié)構(gòu)

為了檢測(cè)密封軸承的氣密性，設(shè)計(jì)的檢測(cè)儀器如圖1所示，其主要由空氣過(guò)濾器2、壓力控制閥3、進(jìn)氣開(kāi)關(guān)5、儲(chǔ)氣罐6、數(shù)字壓力計(jì)7、檢測(cè)裝置8和流量計(jì)9組成。工作流程為：氣流由進(jìn)氣口1經(jīng)導(dǎo)氣管4進(jìn)入空氣過(guò)濾器2過(guò)濾，通過(guò)壓力控制閥3控制氣壓，打開(kāi)進(jìn)氣開(kāi)關(guān)5使氣流進(jìn)入儲(chǔ)氣罐6和檢測(cè)裝置8，同時(shí)觀察數(shù)字壓力計(jì)7數(shù)值變化，當(dāng)數(shù)字壓力計(jì)7顯示氣壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣開(kāi)關(guān)5并記錄氣壓值，靜止一段時(shí)間后，再次觀察數(shù)字壓力計(jì)7并記錄氣壓值，前后兩次氣壓值之差即為儲(chǔ)氣罐內(nèi)氣壓壓力變化量，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)變化量對(duì)比，判斷軸承的氣密性是否合格。

圖1 軸承氣密性檢測(cè)儀器

軸承氣密性檢測(cè)裝置如圖2所示，1、6為O型圈氣密性檢測(cè)進(jìn)出氣口，2、5為密封圈氣密性檢測(cè)進(jìn)出氣口，通過(guò)橡膠圈3對(duì)軸承零部件進(jìn)行隔離，使密封圈和O型圈完全隔離，形成單獨(dú)的氣流通道，即可同時(shí)檢測(cè)軸承密封圈和O型圈的氣密性，以便準(zhǔn)確地檢測(cè)出軸承漏氣的部位。

2 檢測(cè)方法

2.1 檢測(cè)裝置本身氣密性檢測(cè)

如圖1所示，將基準(zhǔn)塊（基準(zhǔn)塊不漏氣）放入檢測(cè)裝置8中代替待測(cè)軸承，然后鎖緊檢測(cè)裝置8，打開(kāi)進(jìn)氣開(kāi)關(guān)5，在一定的充氣時(shí)間內(nèi)將儲(chǔ)氣罐6和檢測(cè)裝置8同時(shí)充入一定壓力氣體，關(guān)閉進(jìn)氣開(kāi)關(guān)5，記錄此時(shí)數(shù)字壓力計(jì)7顯示的氣壓數(shù)值（初始?xì)鈮簤毫χ担?，在一定檢測(cè)時(shí)間后，記錄此時(shí)數(shù)字壓力計(jì)7顯示的氣壓數(shù)值，計(jì)算檢測(cè)前后兩次壓力差（壓力損失量），如果壓力損失量為零，說(shuō)明檢測(cè)裝置本身氣密性是合格的，可使用此檢測(cè)裝置對(duì)產(chǎn)品的氣密性進(jìn)行檢測(cè)。

圖2 檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖

2.2 軸承氣密性檢測(cè)

將基準(zhǔn)塊替換為待測(cè)軸承,即可檢測(cè)軸承的氣密性。如圖2所示，將進(jìn)氣管接到氣口1，檢測(cè)軸承O型圈是否漏氣，如果有漏氣發(fā)生，此時(shí)氣流從氣口6漏出，并且圖1中數(shù)字壓力計(jì)讀數(shù)發(fā)生改變、流量計(jì)將顯示漏氣量；將進(jìn)氣管切換到氣口2，檢測(cè)軸承密封圈是否漏氣，如果有漏氣發(fā)生，此時(shí)氣流從氣口5漏出，并且數(shù)字壓力計(jì)讀數(shù)發(fā)生改變、流量計(jì)將顯示漏氣量。以上檢測(cè)完成后，切換進(jìn)出氣口檢測(cè)另一側(cè)密封圈及O型圈的氣密性，即分別將進(jìn)氣管切換到氣口6和氣口5，并重復(fù)以上檢測(cè)步驟，完成檢測(cè)。

3 儀器檢測(cè)能力分析

3.1 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

由于不同工況條件對(duì)軸承氣密性能要求不同，并且軸承型號(hào)多樣等原因，對(duì)于軸承的氣密性能沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)，本文以檢測(cè)6301HLLU軸承氣密性為例，通過(guò)以往工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，規(guī)定軸承密封圈和軸承O型圈，檢測(cè)過(guò)程氣壓損失均不能超過(guò)最大允許值2mbar。圖2中軸承O型圈過(guò)盈配合裝入殼體內(nèi)，檢測(cè)裝置與軸承O型圈配合部位，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用工況設(shè)計(jì)。

3.2 檢測(cè)能力分析

3.2.1 檢測(cè)儀器的能力指數(shù)Cgk分析

對(duì)一套6301HLLU軸承氣密性進(jìn)行50次測(cè)量，利用Minitab軟件，對(duì)該檢測(cè)儀器的檢測(cè)儀器能力指數(shù)Cgk進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)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(cè)儀器的測(cè)量能力符合要求。

3.2.2 檢測(cè)儀器的重復(fù)性和再現(xiàn)性(GR&R）分析

對(duì)10套6301HLLU軸承分別檢測(cè)3次，利用Minitab軟件，對(duì)該檢測(cè)儀器的重復(fù)性和再現(xiàn)性（GR&R）進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果如表1所示。從表中可看出，其GR&R分析結(jié)果分別為8.93%和8.88%，滿足測(cè)量系統(tǒng)GR&R≤10%的標(biāo)準(zhǔn)。表明該測(cè)量裝置的重復(fù)性和再現(xiàn)性符合要求。

表1 檢測(cè)裝置能力分析

4 結(jié)束語(yǔ)

本文中開(kāi)發(fā)的軸承氣密性檢測(cè)儀器，設(shè)計(jì)合理，拆裝方便，對(duì)檢測(cè)不同型號(hào)的軸承只需更換配套的檢測(cè)裝置即可，適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)檢測(cè)儀器進(jìn)行Cgk和GR&R分析表明，檢測(cè)儀器能力充分，重復(fù)性、再現(xiàn)性符合要求?？梢詽M足實(shí)際使用要求。

目前，該檢測(cè)儀器已經(jīng)在6301HLLU軸承批量生產(chǎn)中投入使用，經(jīng)使用表明該檢測(cè)儀器運(yùn)行穩(wěn)定、檢測(cè)精度高、重復(fù)性好。未來(lái)還考慮應(yīng)用于其它對(duì)氣密性有要求的軸承。

[1]唐瑤，李軍. 高壓機(jī)械密封傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的失效分析及解決措施[J].機(jī)械，2016（1）：77-80.

[2]陳龍，頡潭成. 滾動(dòng)軸承應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

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

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

[5]李杰. 氣密性檢測(cè)儀校準(zhǔn)裝置的研究[D]. 廣州：華南理工大學(xué)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(jí)工程師，主要研究方向?yàn)檩S承設(shè)計(jì)與制造工藝。