[发明专利]一种带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承

说明书

本发明公开了一种带有自适应密封和强化冷却结构的高速滚动轴承，其包括内圈和外圈，在内圈的两端均设置有密封端盖，内圈、外圈和密封端盖之间形成轴承腔；内圈的环体的端面为第一密封面，在第一密封面上沿径向由内到外设置有密封坝、型槽区和扩压槽，在型槽区设置螺旋槽；螺旋槽有连通扩压槽、且与内圈旋转方向相反的流体出口；轴承腔经导流孔连通螺旋槽；密封端盖的侧面为第二密封面，螺栓经第二弹性密封垫圈、以设定压力将密封端盖安装在外圈上，密封端盖与外圈之间有第一弹性密封垫圈，静止时，第二密封面以密封端面比压抵压在密封坝上并构成密封界面。本申请能够保持密封、且避免内圈与密封端盖直接接触所造成的摩损，延长了设备的使用寿命。

技术领域

本发明属于轴承技术领域，涉及一种带有自适应密封的滚动轴承，特别适用于高速旋转机械的旋转轴的支承。

背景技术

滚动轴承是旋转机械主轴运转的主要支承方式。滚动轴承一般由外圈、内圈、滚动体、保持架和端面挡圈等五部分组成，滚动体与内、外圈之间的润滑方式包括脂润滑、和油润滑和油雾润滑。采用脂润滑的轴承不易泄漏、易于密封、使用时间长、维护简便且油膜强度高，但摩擦力矩比油润滑大，不宜用于高速。采用油润滑的轴承冷却效果好，摩擦力矩远比脂润滑小，但其密封和供油装置较复杂；高转速轴承，可选用低粘度的润滑油。采用油雾润滑方式的轴承，以压缩空气作为动力，使油液雾化，形成粒度在2μm以下的干燥油雾，然后经管道输送到轴承润滑部位；这种润滑既防止了轴承滚动体被过多润滑剂包裹，产生液体摩擦导致轴承温升，又避免了润滑不足，增加滚动体与内、外圈之间摩擦的问题。但油雾润滑方式轴承，运行时排出的压缩空气中，含有浮悬油粒，污染环境，对操作人员健康不利，需要设置相应的油雾回收系统，另外需要配备雾化油用的压缩空气供应系统。

现有技术中，大都是在轴承内、外圈两端设置骨架油封，将轴承内、外圈，以及与轴承外圈的内孔壁、内圈的外圆柱面配合的2个骨架油封，围成润滑油腔或润滑油雾腔，建立相对稳定的润滑环境的。如中国专利申请号CN201420172200.0公开的一种双密封轴承。为了实现骨架油封和内圈外圆柱面之间的密封，通常安装时将骨架油封包裹在内圈外圆柱面上，形成一定的密封接触比压。但是，运转过程中骨架油封与内圈外圆柱面之间的摩擦、磨损，会形成间隙，引起润滑剂泄漏，破坏相对稳定的润滑环境，导致轴承故障；特别是滚动体与内、外圈之间存在较大的径向间隙，以及内、外圈相对转速较大时，骨架油封与内圈外圆柱面之间的摩擦、磨损更甚。摩擦产生的温升，降低了骨架油封和内圈的力学性能，加重了骨架油封和内圈外圆柱面的磨损，进一步扩大了润滑剂泄漏；磨损形成的磨粒，不仅会加速骨架油封与内圈外圆柱面之间的磨损，还会进入滚动体与内、外圈之间，引发轴承润滑环境劣化，加速轴承的失效。

此外，为了克服因轴承径向间隙带来的径向跳动增大骨架油封磨损、引发轴承腔内润滑剂泄漏的不足，研究人员发明了具有补偿轴向磨损能力的滚动轴承。如ZL20202216606.5，通过接触唇紧贴在轴承内圈密封端面，形成了类似于接触式机械密封的结构，实现密封效果；在接触唇在磨损过程中，环形橡胶密封圈本体依靠自身的弹性恢复量补偿接触唇的磨损，使得接触唇一直紧贴在轴承内圈密封端面上；当主接触唇磨损失效后，副接触唇承接了主接触唇的密封功能，延长了轴承密封的寿命。但这种方式的效果是有限的，因为结构特点导致接触唇数不可能太多以及接触唇与轴承内圈密封端面维持密封的接触比压，终会在轴承运转过程中因接触唇的磨损而降低，造成轴承密封失效。