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轴承知识
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密封轴承性能影响因素与试验评定
2009-10-09 密封轴承被广泛应用于各种电机、家用电器、机械设备、汽车、摩托车、航空和航天等领域，其轴承的性能、精度和寿命可靠性的水平直接影响配套主机的质量。密封轴承的性能从某种意义上讲比疲劳寿命还重要，在一些配套主机上，密封轴承因性能变化可引起轴承迅速失效破坏。因此，只有研究密封轴承的性能，改进产品设计，加强工序间控制，提高产品质量，才能不断缩小与先进水平的差距。近几十年来，密封轴承在世界各国发展迅速，产量猛增。密封深沟球轴承占总产量的50%以上，其中日本占80%以上，美国75%以上深沟球轴承是密封轴承。我国密封轴承的产量占深沟球轴承的比重由1985年的10%增长到1990年的30%，如今已达到70%，并且仍在继续增长，我国已成为密封轴承的生产大国。研究开发密封轴承是轴承行业的一项重要工作，现从以下两个方面进行介绍。影响密封轴承性能的因素针对密封轴承性能要求，通常主要表现在以下几个方面：摩擦力矩；高速性能（即速度性能，NSK分为接触、非接触式2种，KOYO为接触、非接触、轻接触式3种速度参数）；润滑脂密封性；防火性；使用温度范围。因此无论从设计、制造以及试验评定及改进，都是围绕这些性能而展开的。而密封轴承的可靠性（即在规定条件下达到或完成（满足）其规定性能的能力或水平），由于上述性能既是相互矛盾，又是相互统一的，因此在设计制造时必须综合考虑。
一、密封轴承的产品设计
密封轴承的产品设计是影响密封水平Z重要的一个环节，因其应用场合对象不同，应采用不同的密封结构设计。但目前国内密封轴承的结构品种还比较少，从产品设计的角度上看，我国的优化设计急需制定各种不同结构型谱以供选用。优化设计是基于80年代的科研成果，推荐给出了接触式和非接触式橡胶密封圈2种结构形式和防尘覆盖结构形式，这样针对各种密封轴承的应用场合就显得十分不足。对一般的中小型球轴承设计，国外一般均在内圈开槽并在槽内开以斜边，主要是为了加长其密封曲径尺寸，以增强其密封效果，对于非接触式密封国外推行的密封曲径尺寸要比我国现行优化设计的好。非接触式密封的间隙是一个十分重要的指标，优化设计规定为0.2mm以上，而认为Z好能控制在0.10~0.15mm。对于接触式密封可又分为接触式、轻接触式和超轻接触式，以适用不同的直径系列和不同使用条件。在设计中，接触唇部与轴承内圈接触部位的过盈量，以及密封圈的唇口部的形式是设计的关键，接触式从单唇、双唇发展到现在NSK和DDU结构的三唇式。不论密封圈如何变化，但接触的形式始终遵循着这一原则，即在轴承内热胀时内部空气可从轴承内排出，反之不允许外部介质进入，因此接触部位为外侧斜面，这样过盈量所产生的摩擦力可以大大减轻，又可有效地防尘、防水。对于2RD超轻接触式一般是为超轻系列轴承设计的，现在也用于其他系列中（共结构比较简单）便于加工制造。对于我国优化设计方法的非接触式，近来看到国外（如KOYO及SKF公司）用于接触型密封，所不同的是在两唇部之间涂以少量的两种润滑脂，以减少摩擦提高密封圈唇部与内圈外径之间的润滑效果，改善密封性能。这类轴承主要用于承受径向、轴向和扭矩联合载荷，且对防尘防水有严格要求，其试验表明性能良好。国内某些轴承企业自行设计的一些密封形式，从主观出发，在仿制改善国外结构形式方面由于没有很好地理解其内涵，加之没有进行试验验证，以致出现了较多质量问题，主要反映在漏脂与防尘方面。对于内、外圈密封槽的尺寸与角度设计，应作较深入的系统研究，并应以试验验证为依据方可定型。
二、加工制造精度对密封轴承的影响
密封深沟球轴承虽然在精度等级上没有标明达到何种公差等级，但从密封性能分析入手，笔者认为其旋转精度应达到P5级为宜，主要原因是相对于密封轴承的性能而言。轴承的内、外圈端面对滚道的跳动影响密封性能甚为突出，如果Sia、Sea不严加控制，密封轴承在运转过程中产生轴向位移（窜动），将导致轴承内部的油脂沿轴向方面高频的反复出现吸入、吐出现象，加剧油脂泄出，对于防尘性能由于灰尘侵入或附着在密封唇泄漏出的油脂上，在轴向窜动引出吸入、吐出交替过程中，就使带尘脂与内部脂交溶在一起，使防尘性能进一步恶化。即使唇部无泄漏的油脂，轴承的轴向窜动加剧轴承内空气的吐出和吸入仍将含有灰尘的空气吸入到轴承内部，因此必须从严控制Sia、Sea制造精度。为了提高Sia、Sea精度，必须改进相关尺寸精度和旋转精度，应对其他相关尺寸公差的制造提出严格的要求，例如内、外圈的沟位置公差、沟径公差和保持架的制造精度。现有的优化设计规定已不能满足低噪声轴承发展的需要，这已经引起轴承行业的重视。
三、各零件之间的配合与装配质量对密封性能的影响
（1）、内外套圈的密封槽密封深沟球轴承内外套圈的密封槽既是固定橡胶密封圈（外圈密封槽），又是保证间隙（内圈密封槽）的要求，其尺寸与形位公差都很重要，但在制造过程中不好检验，大部分靠成形刀具来保证。我国产品中密封槽深浅、宽窄不一，圆度、同轴度不好，在成品中出现非接触部位相磨，间隙过大，间隙不均现象，密封圈在外圈密封槽定不住位，产生转动情况，严重影响密封性能。在密封槽内，由于清洁度不好，严重影响轴承的振动噪声性能，这也是我国轴承产品的多发玻针对上述问题，国内轴承行业的专家提出如下解决方案。在现行设计中，一般只对外圈密封槽的沟底尺寸公差有规定，而对槽宽尺寸公差未加限制（沟道在加工过程中，对小型中小型轴承检查困难，必须开发相应的专用仪器），建议控制其槽的宽度尺寸和位置公差。现在有的企业已这样做了，取得了良好的效果。对于内圈密封槽，在检测和控制方面比较方便，但现行设计中应增加密封圈接触部位对沟道（或对基准端面）的跳动这一项目。由于密封槽都是在热处理前加工的，密封槽的清洁度问题，一直影响密封轴承的噪声。有关专家建议研究在热处理以后，采用硬车加工密封槽，目前有的企业对小型轴承进行了这方面的尝试。
（2）、内圈外径的倒角尺寸这个问题之所以单独列出，是由于出现的频率太高了。无论内圈采用何种结构，内圈外径与端面处的倒角必须从严控制。例如6204-2RS，优化设计图规定rmax=0.3mm×45°，而实际上有的产品已超过了1mm×45°，而实际上有的产品已超过了1.5mm，是按倒角0.3mm×45°计算的，现大于1mm×45°时，则密封宽度就小于0.99mm，由于倒角尺寸的差异，使密封尺寸减少了1/3，双唇口迷宫式密封槽其缓冲作用将不复存在，严重影响了密封效果，所以此处倒角应越小越好。
（3）、橡胶密封圈质量密封圈的结构、材质和制造精度是影响密封轴承性能的重要因素。密封圈的骨架、材质要光洁，无锈蚀，无毛刺，尺寸、形位公差要好，具有足够的刚性；橡胶的硬度、弹力、耐磨性等要符合标准要求，骨架与橡胶粘接要牢固，尺寸精度与形位公差都有严格的要求。但有些密封圈出现的质量问题是：密封唇与外径（内圈）同轴度差，密封唇的内径尺寸超差，使密封间隙难以保证设计要求，严重影响了轴承的密封性能。由于轴承在运转过程中内部温度高于外部，则内部压力高于外部压力，由于密封圈的刚性差，也将引起密封圈向外翘曲变形。密封圈因橡胶老化而出现变形和性能下降决定了密封圈存放时间不宜过长，这一点尤其应注意。
（4）、密封圈的定位和密封间隙密封圈的定位一般是靠密封圈外径与轴承外圈密封槽的内径过盈配合，若外圈密封槽尺寸超差（因一般企业在加工中不测量），定位就不可靠。在试验中就发生有些产品的密封圈存在轻微活动甚至转动现象，影响了密封性能（多发生在接触密封）。有的企业在产品设计中除靠外圈密封槽的内部定位外，还增加密封圈的端面厚度，利用橡胶的弹性变形，卡人轴承外圈密封槽内，使定位更为可靠。非接触式密封轴承的内圈外径（密封槽）与密封圈唇口内径之间的间隙大小是影响密封性能的重要因素之一。以6204作代表，优化设计Z大间隙为0.534mm，Z小间隙应为0.27mm（直径方向即2δ），国产轴承因密封唇的尺寸公差达不到设计要求，同时为减少轴承的摩擦力矩，而加大间隙。在试验中我们发现有的甚至超过1.4mm（直径方向2δ），这样造成漏脂防尘性能都很差，当注脂量较多时，漏脂严重，同时防尘性能不好，当注脂量较少时，漏脂量虽很小，但防尘性能不好，这说明防尘漏脂各有其特点，不能认为漏脂率低，防尘效果就好。
（5）、保持架与内外套相碰，与密封圈相磨密封深沟球轴承是由滚动体引导，如果保持架的制造精度达不到要求，就会在轴承运转过程中出现靠套现象，引起轴承振动、噪声加大，性能受到影响，同时易导致油脂发黑。虽然进入灰尘不一定很多，但油脂的寿命受到很大的影响，反过来使轴承精度很快丧失。由于密封槽加工过宽，致使密封圈与保持架相接触，两者相磨或相碰，密封圈很快变形，严重地丧失轴承密封性能，制造中应列为重要质量控制点。
四、油脂（注脂量与注脂方法）
油脂是影响密封轴承性能和寿命的主要因素之一，分析轴承损坏的原因，因润滑不良使轴承疲劳失效的约占43%，如果按噪声寿命和精度寿命，评定因润滑问题使轴承失效为50%以上。轴承密封性能差将很难保证轴承的良好润滑状态，使轴承的寿命、可靠性达不到预期的指标。国产轴承润滑脂主要是矿物锂基脂，其质量与进口产品相比还有一定差距，主要是降振降噪能力低、清洁度和质量稳定性差等问题，因而目前大量采用进口油脂。单从油脂而言从改善密封的漏脂性能、防尘性能角度，选用粘度偏高的润滑脂较好，脂的粘度高，则不易流出。但对温升性能不利，脂的粘度高，轴承运转粘滞阻力增大，温升提高。因此要综合考虑，以保证轴承的性能和寿命、可靠性要求。
（1）、注脂量对密封性能的影响大量的试验证明，当注脂量是轴承内部腔体容积的大约30%以下时，由于在轴承内部脂没有达到饱和状态，所以润滑脂漏失很少。注脂量超过30%时，轴承内部局部产生饱和状态，当注脂量达到50%时，轴承内润滑脂达到完全饱和状态，多余的脂被“挤”出。特别注意，有时尽管脂注的不多，但注脂方法不规范，科学，导致轴承腔内的脂不均匀，也会出现轴承内局部饱和，发生早期快速“挤”出现象。
（2）、注脂量对防尘性能的影响防尘性能与注脂量也有密切关系，润滑脂泄漏多，导致吸附在轴承密封唇部的灰尘急剧增加，导入轴承内的灰尘量上升，油脂注入过多对防尘不利。
（3）、注脂量对温升性能的影响试验表明，注脂量增加，轴承的温升也将上升这是因为轴承油脂量增大，润滑脂粘滞阻力增大，轴承内的钢球、保持架的搅拌发热增加，从而导致轴承温升增高。
（4）、注脂量对摩擦力矩的影响也是随注脂量的上升而上升。
（5）、注脂方法及脂在轴承内的分布状态目前国内基本实现注脂机注脂，但由于注脂部位和油脂分布问题没有引起足够重视，也是影响密封轴承性能的一个因素。为了使油脂在轴承腔内形成均匀分布，应采用两面注脂，注脂孔应尽可能靠近外圈滚道，注脂孔的数量应与轴承滚动体数量相同。在自动装配生产线上，为与其他装配生产节拍保持一致，均脂时间不可能太长，因此注脂过程Z好形成一个较佳油脂分布就十分重要。为了保持密封轴承Z佳性能，又使油脂能不断补充到轴承内的工作部位，希望储存的油脂尽可能分布在密封圈的内侧，并靠近外圈挡边附近，形成一个较好的储脂区。至于均脂工序，建议转速可能提高一点。密封轴承试验及评定密封轴承的试验方法是针对密封轴承不同性能特点和用途而展开的，其侧重点不同，开展的试验内容也不相同，但每一项性能试验都是一项重要的专题研究内容，同时密封轴承试验与评定方法又是验证和改进设计与质量控制的十分重要的手段。
1、温升试验轴承的温升与转速相关性Z大，现行的标准试验规范为接触为密封轴承极限转速的0.75no（密封轴承极限转速），但这个极限转速主要是由密封唇的滑动速度所决定，尤其是接触式密封，KOYO公司建议（丁晴橡胶）密封圈球轴承取15m/s，国内外各公司的no值虽然有所不同，但差异不大，而我国各厂样品的no值大部分均没有经过试验验证，因此可以说JB/T8571-1997“滚动轴承密封深沟球轴承防尘、漏脂、温升性能试验规程”，对温升而言是一个低标准。笔者认为试验转速应定在no值上才比较合理，至于载荷则按上比较一致的观点定在0.07~0.08Cr范围内，由温升试验客观决定公司样本中密封轴承的极限转速，给客户一个真正的指标，而不是抄袭。温升试验的评定方法相对比较简单，但由于温度测点在轴承外圈，故应注意观察密封唇部失效情况。
2、防尘试验标准JB/T8571-1999规定的试验方法，是经过洛阳轴研科技股份有限公司大量试验研究出来的，试验研究主要是影响防尘性能的试验条件，即转速（外圈随灰尘介质箱一起转动，反向转动）与载荷、试验时间、轴承游隙、灰尘箱的灰尘量和灰尘颗粒等对密封的影响，由定性评定转为定量评定。
3、漏脂试验漏脂试验与防尘试验的转速相同，n-0.3no（即接触式密封的极限转速），载荷与温升试验相同，目前一些用户对漏脂试验的条件提出专门的限定，主要反映在转速（提高）、载荷（轴、径向联合，并伴有力矩）、试验时间（加长），即将温升、漏脂二者合一进行密封轴承的寿命与可行性考核，这类试验呈多样化。漏脂量的评定是定量的，主要使用天平称出试验前的质量变化。Z后全部清洗干净轴承中的油脂后加以评定。
4、防水（泥浆）试验密封轴承的防水试验主要针对汽车轮毂轴承等展开，防水试验分为两种形式：a.喷水（泥浆）；b.浸没。喷水试验条件对密封性能影响较大的是载荷与转速，载荷主要是轴向偏心载荷，力矩对轴向游隙而产生的密封的接触间隙扩大，使进水量增加，此试验方法仍在探索中。评定方法是这个试验规范的一个重点（SKF为定量评定），既要对进水量进行评定，又要对泥砂量进行评定，从试验的情况看，试验轴承评定工作一定要及时，否则锈蚀问题使评定无法进行。同时试验轴承温度高使轴承内的水分极易挥发。在试验中还需注意水和泥浆要搅拌均匀，泥浆流量、压力（冲击力），喷孔的位置等。
5、防气试验此项试验研究，主要针对某些特殊气体而提出的，但这类试验特殊，需要投入很多经费。
6、其他介质试验针对特殊场合用面粉、煤粉或带颜色的粉末，由于此类粉尘微粒在显微镜下不易辨别，用颜色变化的方法定量判定。由于在运转过程中油脂、粉末与滚动体、保持架、滚道产生的摩擦决定了试验时间不能过长，如果因磨损影响了色差，试验结果将无法观察。
7、摩擦力矩试验对于接触式密封、摩擦力矩显得比较大，即使对于轻接触和非接触密封轴承，由于应用场合不同，摩擦力矩要求比较小时，则要进行摩擦力矩试验。为了减少摩擦力矩，同时又要注意防水、防尘、防漏脂等性能。在密封唇的迷宫处注有一定量的油脂，以改善此处的润滑条件，试验证明是有效的，为此又派生一些改善摩擦力矩的密封唇形式。摩擦力矩的测试可采用专门的测试仪器，测试便捷，评定也比较方便。
8、振动、噪声由于密封轴承大量用于各种家用电器、计算机等对轴承振动噪声有比较严格的要求，对密封轴承的振动噪声要求也越来越严。
一、密封轴承的产品设计
密封轴承的产品设计是影响密封水平Z重要的一个环节，因其应用场合对象不同，应采用不同的密封结构设计。但目前国内密封轴承的结构品种还比较少，从产品设计的角度上看，我国的优化设计急需制定各种不同结构型谱以供选用。优化设计是基于80年代的科研成果，推荐给出了接触式和非接触式橡胶密封圈2种结构形式和防尘覆盖结构形式，这样针对各种密封轴承的应用场合就显得十分不足。对一般的中小型球轴承设计，国外一般均在内圈开槽并在槽内开以斜边，主要是为了加长其密封曲径尺寸，以增强其密封效果，对于非接触式密封国外推行的密封曲径尺寸要比我国现行优化设计的好。非接触式密封的间隙是一个十分重要的指标，优化设计规定为0.2mm以上，而认为Z好能控制在0.10~0.15mm。对于接触式密封可又分为接触式、轻接触式和超轻接触式，以适用不同的直径系列和不同使用条件。在设计中，接触唇部与轴承内圈接触部位的过盈量，以及密封圈的唇口部的形式是设计的关键，接触式从单唇、双唇发展到现在NSK和DDU结构的三唇式。不论密封圈如何变化，但接触的形式始终遵循着这一原则，即在轴承内热胀时内部空气可从轴承内排出，反之不允许外部介质进入，因此接触部位为外侧斜面，这样过盈量所产生的摩擦力可以大大减轻，又可有效地防尘、防水。对于2RD超轻接触式一般是为超轻系列轴承设计的，现在也用于其他系列中（共结构比较简单）便于加工制造。对于我国优化设计方法的非接触式，近来看到国外（如KOYO及SKF公司）用于接触型密封，所不同的是在两唇部之间涂以少量的两种润滑脂，以减少摩擦提高密封圈唇部与内圈外径之间的润滑效果，改善密封性能。这类轴承主要用于承受径向、轴向和扭矩联合载荷，且对防尘防水有严格要求，其试验表明性能良好。国内某些轴承企业自行设计的一些密封形式，从主观出发，在仿制改善国外结构形式方面由于没有很好地理解其内涵，加之没有进行试验验证，以致出现了较多质量问题，主要反映在漏脂与防尘方面。对于内、外圈密封槽的尺寸与角度设计，应作较深入的系统研究，并应以试验验证为依据方可定型。
二、加工制造精度对密封轴承的影响
密封深沟球轴承虽然在精度等级上没有标明达到何种公差等级，但从密封性能分析入手，笔者认为其旋转精度应达到P5级为宜，主要原因是相对于密封轴承的性能而言。轴承的内、外圈端面对滚道的跳动影响密封性能甚为突出，如果Sia、Sea不严加控制，密封轴承在运转过程中产生轴向位移（窜动），将导致轴承内部的油脂沿轴向方面高频的反复出现吸入、吐出现象，加剧油脂泄出，对于防尘性能由于灰尘侵入或附着在密封唇泄漏出的油脂上，在轴向窜动引出吸入、吐出交替过程中，就使带尘脂与内部脂交溶在一起，使防尘性能进一步恶化。即使唇部无泄漏的油脂，轴承的轴向窜动加剧轴承内空气的吐出和吸入仍将含有灰尘的空气吸入到轴承内部，因此必须从严控制Sia、Sea制造精度。为了提高Sia、Sea精度，必须改进相关尺寸精度和旋转精度，应对其他相关尺寸公差的制造提出严格的要求，例如内、外圈的沟位置公差、沟径公差和保持架的制造精度。现有的优化设计规定已不能满足低噪声轴承发展的需要，这已经引起轴承行业的重视。
三、各零件之间的配合与装配质量对密封性能的影响
（1）、内外套圈的密封槽密封深沟球轴承内外套圈的密封槽既是固定橡胶密封圈（外圈密封槽），又是保证间隙（内圈密封槽）的要求，其尺寸与形位公差都很重要，但在制造过程中不好检验，大部分靠成形刀具来保证。我国产品中密封槽深浅、宽窄不一，圆度、同轴度不好，在成品中出现非接触部位相磨，间隙过大，间隙不均现象，密封圈在外圈密封槽定不住位，产生转动情况，严重影响密封性能。在密封槽内，由于清洁度不好，严重影响轴承的振动噪声性能，这也是我国轴承产品的多发玻针对上述问题，国内轴承行业的专家提出如下解决方案。在现行设计中，一般只对外圈密封槽的沟底尺寸公差有规定，而对槽宽尺寸公差未加限制（沟道在加工过程中，对小型中小型轴承检查困难，必须开发相应的专用仪器），建议控制其槽的宽度尺寸和位置公差。现在有的企业已这样做了，取得了良好的效果。对于内圈密封槽，在检测和控制方面比较方便，但现行设计中应增加密封圈接触部位对沟道（或对基准端面）的跳动这一项目。由于密封槽都是在热处理前加工的，密封槽的清洁度问题，一直影响密封轴承的噪声。有关专家建议研究在热处理以后，采用硬车加工密封槽，目前有的企业对小型轴承进行了这方面的尝试。
（2）、内圈外径的倒角尺寸这个问题之所以单独列出，是由于出现的频率太高了。无论内圈采用何种结构，内圈外径与端面处的倒角必须从严控制。例如6204-2RS，优化设计图规定rmax=0.3mm×45°，而实际上有的产品已超过了1mm×45°，而实际上有的产品已超过了1.5mm，是按倒角0.3mm×45°计算的，现大于1mm×45°时，则密封宽度就小于0.99mm，由于倒角尺寸的差异，使密封尺寸减少了1/3，双唇口迷宫式密封槽其缓冲作用将不复存在，严重影响了密封效果，所以此处倒角应越小越好。
（3）、橡胶密封圈质量密封圈的结构、材质和制造精度是影响密封轴承性能的重要因素。密封圈的骨架、材质要光洁，无锈蚀，无毛刺，尺寸、形位公差要好，具有足够的刚性；橡胶的硬度、弹力、耐磨性等要符合标准要求，骨架与橡胶粘接要牢固，尺寸精度与形位公差都有严格的要求。但有些密封圈出现的质量问题是：密封唇与外径（内圈）同轴度差，密封唇的内径尺寸超差，使密封间隙难以保证设计要求，严重影响了轴承的密封性能。由于轴承在运转过程中内部温度高于外部，则内部压力高于外部压力，由于密封圈的刚性差，也将引起密封圈向外翘曲变形。密封圈因橡胶老化而出现变形和性能下降决定了密封圈存放时间不宜过长，这一点尤其应注意。
（4）、密封圈的定位和密封间隙密封圈的定位一般是靠密封圈外径与轴承外圈密封槽的内径过盈配合，若外圈密封槽尺寸超差（因一般企业在加工中不测量），定位就不可靠。在试验中就发生有些产品的密封圈存在轻微活动甚至转动现象，影响了密封性能（多发生在接触密封）。有的企业在产品设计中除靠外圈密封槽的内部定位外，还增加密封圈的端面厚度，利用橡胶的弹性变形，卡人轴承外圈密封槽内，使定位更为可靠。非接触式密封轴承的内圈外径（密封槽）与密封圈唇口内径之间的间隙大小是影响密封性能的重要因素之一。以6204作代表，优化设计Z大间隙为0.534mm，Z小间隙应为0.27mm（直径方向即2δ），国产轴承因密封唇的尺寸公差达不到设计要求，同时为减少轴承的摩擦力矩，而加大间隙。在试验中我们发现有的甚至超过1.4mm（直径方向2δ），这样造成漏脂防尘性能都很差，当注脂量较多时，漏脂严重，同时防尘性能不好，当注脂量较少时，漏脂量虽很小，但防尘性能不好，这说明防尘漏脂各有其特点，不能认为漏脂率低，防尘效果就好。
（5）、保持架与内外套相碰，与密封圈相磨密封深沟球轴承是由滚动体引导，如果保持架的制造精度达不到要求，就会在轴承运转过程中出现靠套现象，引起轴承振动、噪声加大，性能受到影响，同时易导致油脂发黑。虽然进入灰尘不一定很多，但油脂的寿命受到很大的影响，反过来使轴承精度很快丧失。由于密封槽加工过宽，致使密封圈与保持架相接触，两者相磨或相碰，密封圈很快变形，严重地丧失轴承密封性能，制造中应列为重要质量控制点。
四、油脂（注脂量与注脂方法）
油脂是影响密封轴承性能和寿命的主要因素之一，分析轴承损坏的原因，因润滑不良使轴承疲劳失效的约占43%，如果按噪声寿命和精度寿命，评定因润滑问题使轴承失效为50%以上。轴承密封性能差将很难保证轴承的良好润滑状态，使轴承的寿命、可靠性达不到预期的指标。国产轴承润滑脂主要是矿物锂基脂，其质量与进口产品相比还有一定差距，主要是降振降噪能力低、清洁度和质量稳定性差等问题，因而目前大量采用进口油脂。单从油脂而言从改善密封的漏脂性能、防尘性能角度，选用粘度偏高的润滑脂较好，脂的粘度高，则不易流出。但对温升性能不利，脂的粘度高，轴承运转粘滞阻力增大，温升提高。因此要综合考虑，以保证轴承的性能和寿命、可靠性要求。
（1）、注脂量对密封性能的影响大量的试验证明，当注脂量是轴承内部腔体容积的大约30%以下时，由于在轴承内部脂没有达到饱和状态，所以润滑脂漏失很少。注脂量超过30%时，轴承内部局部产生饱和状态，当注脂量达到50%时，轴承内润滑脂达到完全饱和状态，多余的脂被“挤”出。特别注意，有时尽管脂注的不多，但注脂方法不规范，科学，导致轴承腔内的脂不均匀，也会出现轴承内局部饱和，发生早期快速“挤”出现象。
（2）、注脂量对防尘性能的影响防尘性能与注脂量也有密切关系，润滑脂泄漏多，导致吸附在轴承密封唇部的灰尘急剧增加，导入轴承内的灰尘量上升，油脂注入过多对防尘不利。
（3）、注脂量对温升性能的影响试验表明，注脂量增加，轴承的温升也将上升这是因为轴承油脂量增大，润滑脂粘滞阻力增大，轴承内的钢球、保持架的搅拌发热增加，从而导致轴承温升增高。
（4）、注脂量对摩擦力矩的影响也是随注脂量的上升而上升。
（5）、注脂方法及脂在轴承内的分布状态目前国内基本实现注脂机注脂，但由于注脂部位和油脂分布问题没有引起足够重视，也是影响密封轴承性能的一个因素。为了使油脂在轴承腔内形成均匀分布，应采用两面注脂，注脂孔应尽可能靠近外圈滚道，注脂孔的数量应与轴承滚动体数量相同。在自动装配生产线上，为与其他装配生产节拍保持一致，均脂时间不可能太长，因此注脂过程Z好形成一个较佳油脂分布就十分重要。为了保持密封轴承Z佳性能，又使油脂能不断补充到轴承内的工作部位，希望储存的油脂尽可能分布在密封圈的内侧，并靠近外圈挡边附近，形成一个较好的储脂区。至于均脂工序，建议转速可能提高一点。密封轴承试验及评定密封轴承的试验方法是针对密封轴承不同性能特点和用途而展开的，其侧重点不同，开展的试验内容也不相同，但每一项性能试验都是一项重要的专题研究内容，同时密封轴承试验与评定方法又是验证和改进设计与质量控制的十分重要的手段。
1、温升试验轴承的温升与转速相关性Z大，现行的标准试验规范为接触为密封轴承极限转速的0.75no（密封轴承极限转速），但这个极限转速主要是由密封唇的滑动速度所决定，尤其是接触式密封，KOYO公司建议（丁晴橡胶）密封圈球轴承取15m/s，国内外各公司的no值虽然有所不同，但差异不大，而我国各厂样品的no值大部分均没有经过试验验证，因此可以说JB/T8571-1997“滚动轴承密封深沟球轴承防尘、漏脂、温升性能试验规程”，对温升而言是一个低标准。笔者认为试验转速应定在no值上才比较合理，至于载荷则按上比较一致的观点定在0.07~0.08Cr范围内，由温升试验客观决定公司样本中密封轴承的极限转速，给客户一个真正的指标，而不是抄袭。温升试验的评定方法相对比较简单，但由于温度测点在轴承外圈，故应注意观察密封唇部失效情况。
2、防尘试验标准JB/T8571-1999规定的试验方法，是经过洛阳轴研科技股份有限公司大量试验研究出来的，试验研究主要是影响防尘性能的试验条件，即转速（外圈随灰尘介质箱一起转动，反向转动）与载荷、试验时间、轴承游隙、灰尘箱的灰尘量和灰尘颗粒等对密封的影响，由定性评定转为定量评定。
3、漏脂试验漏脂试验与防尘试验的转速相同，n-0.3no（即接触式密封的极限转速），载荷与温升试验相同，目前一些用户对漏脂试验的条件提出专门的限定，主要反映在转速（提高）、载荷（轴、径向联合，并伴有力矩）、试验时间（加长），即将温升、漏脂二者合一进行密封轴承的寿命与可行性考核，这类试验呈多样化。漏脂量的评定是定量的，主要使用天平称出试验前的质量变化。Z后全部清洗干净轴承中的油脂后加以评定。
4、防水（泥浆）试验密封轴承的防水试验主要针对汽车轮毂轴承等展开，防水试验分为两种形式：a.喷水（泥浆）；b.浸没。喷水试验条件对密封性能影响较大的是载荷与转速，载荷主要是轴向偏心载荷，力矩对轴向游隙而产生的密封的接触间隙扩大，使进水量增加，此试验方法仍在探索中。评定方法是这个试验规范的一个重点（SKF为定量评定），既要对进水量进行评定，又要对泥砂量进行评定，从试验的情况看，试验轴承评定工作一定要及时，否则锈蚀问题使评定无法进行。同时试验轴承温度高使轴承内的水分极易挥发。在试验中还需注意水和泥浆要搅拌均匀，泥浆流量、压力（冲击力），喷孔的位置等。
5、防气试验此项试验研究，主要针对某些特殊气体而提出的，但这类试验特殊，需要投入很多经费。
6、其他介质试验针对特殊场合用面粉、煤粉或带颜色的粉末，由于此类粉尘微粒在显微镜下不易辨别，用颜色变化的方法定量判定。由于在运转过程中油脂、粉末与滚动体、保持架、滚道产生的摩擦决定了试验时间不能过长，如果因磨损影响了色差，试验结果将无法观察。
7、摩擦力矩试验对于接触式密封、摩擦力矩显得比较大，即使对于轻接触和非接触密封轴承，由于应用场合不同，摩擦力矩要求比较小时，则要进行摩擦力矩试验。为了减少摩擦力矩，同时又要注意防水、防尘、防漏脂等性能。在密封唇的迷宫处注有一定量的油脂，以改善此处的润滑条件，试验证明是有效的，为此又派生一些改善摩擦力矩的密封唇形式。摩擦力矩的测试可采用专门的测试仪器，测试便捷，评定也比较方便。
8、振动、噪声由于密封轴承大量用于各种家用电器、计算机等对轴承振动噪声有比较严格的要求，对密封轴承的振动噪声要求也越来越严。