带座轴承密封：唇形密封与迷宫密封指南

带座轴承用于支承旋转 轴 轴，广泛应用于输送机、风机、泵、农业机械及其他多种工业设备。其使用寿命在很大程度上取决于密封件，因为密封件既要将润滑脂保持在轴承内部，又要阻止粉尘、水分和杂质侵入。

轴承密封形式有多种 轴承密封类型。本指南将对带座轴承最常见的两种选择进行比较：接触式唇形密封和非接触式迷宫密封。

唇形密封与迷宫密封：快速结论

• 选择唇形密封 当轴转速为低速至中速、要求停机状态下仍具备可靠密封性能，且成本控制较为重要时。

• 选择迷宫密封 当转速较高、污染较重，且希望密封件无磨损运行时。采用预填脂设计的方案效果最佳。

• 选择组合密封 （迷宫加唇形，或塔康尼特式密封），适用于极强磨蚀性或潮湿工况，如矿山、骨料输送和水泥厂。

• 对于冲洗工况， 应采用耐腐蚀轴承座中的多唇密封，而不宜依赖开放式迷宫结构（见下方选型表）。

已知轴径？ 请使用尺寸表查找合适的 UCP 单元

密封件的装配方式： 许多标准 UCP 型单元采用外球面球轴承，其本身已集成接触式密封，且通常配有外侧甩水环。较重型的剖分式轴承座（如 SN 和 SNL 型）配合调心滚子轴承时，则采用独立的轴承座密封，包括毛毡密封、唇形密封、V 形圈、迷宫密封和塔康尼特式密封。下文建议适用于这两类结构，但轴的要求并不相同，相关说明见唇形密封部分。

了解中的唇形密封 带座轴承

什么是唇形密封？

唇形密封又称径向轴封或旋转轴封，属于用于旋转轴的接触式密封。其柔性弹性体密封唇紧贴旋转表面，可阻止润滑剂外泄并防止污染物进入。旋转轴唇形密封的尺寸与要求见 ISO 6194，DIN 3760 目前仍被广泛引用。

图1 接触式密封

密封唇与旋转表面之间会形成一层薄润滑膜。这层油膜至关重要：它可降低摩擦和磨损；若唇形密封在干摩擦状态下运行，则可能迅速过热并失效。

大多数唇形密封由金属骨架或包胶骨架与弹性体密封唇组合而成。许多结构还会增设弹簧，以保持稳定的接触压力。

唇形密封的类型

单唇密封

单一密封唇主要用于保持润滑剂，并提供有限的防尘能力。该方案成本最低，适用于轻载、低污染工况，例如部分输送机托辊。

图2 单唇密封

双唇密封

主密封唇用于保持润滑脂或润滑油，副唇（防尘唇）则用于阻挡灰尘和污物进入。该结构常用于农业设备和通用工业设备。

图3 双唇密封

三唇密封

通过增加一道密封唇，并常在各密封唇之间设置充脂腔，可进一步增强密封屏障。该结构适用于矿山及骨料输送等多粉尘、潮湿或磨蚀性环境。

图4 三唇密封

唇形密封常用材料

唇口材料决定密封件可适用的温度范围，以及其可耐受的润滑剂和化学介质。典型参数如下所示。

注： 这些范围为目录中的典型值，具体数值会因材料配方而异。由于摩擦作用，密封唇的工作温度通常高于壳体，因此应始终以密封件制造商的数据表为准，确认使用极限及润滑脂兼容性。

唇形密封的优点

• 即使在静止状态下也能实现有效密封： 唇形密封无论轴处于旋转还是停止状态，均可保持润滑脂不外泄，并有效阻隔灰尘和湿气。

• 初始成本低： 其制造成本和采购成本均较低。

• 结构简单： 安装和更换都较为简便，可降低人工与维护成本。

• 轴向空间占用小： 较小的轴向占用空间适用于空间受限的设计。

• 在低至中等表面速度下运行可靠： 在润滑充分的条件下，其性能表现稳定一致。

• 材料选择范围广： 选用合适的弹性体，可覆盖较宽的温度范围和介质条件。

唇形密封的局限性

耐压能力有限

标准橡胶唇口密封的耐压差通常很有限，一般仅约 0.05 MPa（约 7 psi）。压力升高会使唇口更紧地压向轴表面，从而增加摩擦与发热，并可能导致泄漏或提前失效。带座轴承座通常在接近大气压的环境下运行，因此这类问题主要见于高压冲洗或加压工况。

摩擦、发热与磨损

持续接触会引起摩擦磨损和发热。在润滑不足、磨蚀性污染以及表面速度较高的情况下，这一问题会进一步加剧。

速度极限取决于轴表面速度，而不仅仅是转速：v (m/s) = π × d × n / 60,000，其中 d 为轴径，单位 mm，n 为转速，单位 rpm。标准 NBR 密封的样本限值通常在 10 到 15 m/s 左右，而 FKM 和 PTFE 结构可达到更高。以 50 mm 轴、1,800 rpm 为例，其表面速度约为 4.7 m/s，完全处于标准唇口密封的适用范围内。

对轴表面状态的敏感性

密封的安装方式会直接影响配合要求。对于带座单元，唇口通常在淬硬并磨削加工的内圈滚道表面上运行，因此普通商用轴材即可满足要求。而当独立的轴承座密封直接作用于轴颈时，轴本身就成为密封工作面。密封件制造商通常要求表面经过淬硬处理（约 45 HRC 或更高，磨蚀工况下要求更高）、具有精细磨削表面（约 Ra 0.2 到 0.5 µm），且不得存在螺旋刀纹，并应控制跳动。应始终以密封件制造商的数据为准。

表面粗糙度不良、硬度不足、跳动过大或对中偏差，都会削弱密封性能。在润滑不良的情况下，唇口甚至可能在轴表面磨出沟槽。

环境限制

• 温度： 环境温度过高或摩擦生热过大，都会使弹性体硬化并产生裂纹，同时唇口的密封预紧力也会下降。

• 污染： 大颗粒或磨蚀性颗粒会损伤唇口或轴表面，导致提前失效。

轴承常见接触式密封代号

轴承代号通常可反映所配密封形式。由于这些代码具有制造商特定性，具体含义应以供应商样本为准。常见示例如下。

带座轴承中的迷宫密封解析

什么是迷宫密封？

迷宫密封属于非接触式密封。其一部分随轴旋转，另一部分固定在轴承座内，两者共同形成狭窄而曲折的间隙。由于各部件之间不发生接触，密封处不会产生摩擦、发热或磨损。

这种曲折间隙可有效阻挡污物、飞溅液体和颗粒进入。在带座轴承中，迷宫腔通常填充润滑脂。润滑脂会封堵间隙，并在每次轴承补充润滑时缓慢向外排出，同时将污染物带出（purging）。

迷宫密封的工作原理

• 离心力： 随着轴旋转，附着在旋转部件上的颗粒和液体会被向外甩出，远离轴承。

• 曲折通道： 污染物必须沿着多次改变方向的路径前进，且往往还要克服离心作用，向径向内侧移动。

• 小间隙： 极小的间隙会增大流动阻力，使颗粒在通过过程中逐渐损失所需能量。

• 润滑脂填充： 在腔体内填充润滑脂可提升密封防护效果，并便于在补脂时将旧脂排出。

图5 离心力

材料

• 青铜

• 钢和不锈钢

• 铝合金（例如 6061）

• 工程塑料：聚酰胺-酰亚胺（PAI）、PTFE 复合材料、PEEK

• 镍合金（例如 Inconel 718）适用于极端温度透平机械，在立式座轴承中很少需要采用

常见迷宫密封类型

下列代码（CF、L、M、S 和 SA）为产品系列代号，用于表示主要的迷宫密封结构。不同制造商的代号并不一致，因此选型时应重点比较结构形式和性能参数，而非字母代码本身。

图6 CF密封

图7 L型密封

图8 M型密封

图9 S型密封

图10 SA型密封

迷宫密封的优势

• 无接触，无磨损： 密封处不存在摩擦、发热或磨损，轴或内圈也不会因密封而产生磨损。

• 适用于高速工况： 密封本身不受摩擦限制，因此不存在固定的转速上限。实际极限取决于轴承和润滑剂。

• 寿命长，维护量低： 由于没有易损件，密封寿命主要取决于轴承、润滑脂以及间隙是否保持完好。

• 在污染环境中具有良好的防尘和防溅性能： 在腔体填脂并定期排脂的条件下，其性能可长期保持稳定，尤其适用于此类工况。

• 密封部位耐温能力更高： 金属和高性能塑料部件的耐热性高于弹性体。实际应用中，限制通常来自润滑脂和轴承本体。

迷宫密封的局限性

• 静止状态下密封能力有限： 当轴停止转动时，灰尘和液体可能渗入。填脂结构和排液设计虽有帮助，但无法完全消除风险。

• 无法承受压力或积液密封： 迷宫密封的作用在于限制介质流动，而非实现绝对密封。因此，它无法阻挡压差，也不能有效阻止积液侵入。

• 不能单独作为冲洗工况的解决方案： 在非接触间隙中，高压水流可能被迫穿透，尤其是在轴处于静止状态时。

• 对间隙和对中精度较为敏感： 其性能取决于较小且稳定的间隙。公差、热膨胀、跳动、偏心、对中不良或轴承磨损都可能削弱其密封效果。

• 堵塞： 较重或黏附性较强的杂质可能堵塞通道。定期排脂有助于缓解这一问题。

• 成本较高且占用更大轴向空间： 由于需要精密加工并占用更大的密封空间，迷宫密封通常比唇形密封更昂贵。

其他带座轴承密封方案

• 毛毡密封： 毛毡密封结构简单、成本较低，适用于轻载、低速以及干燥的室内工况。对细粉尘和潮气的防护能力有限。

• V形圈密封： 这是一种随轴旋转、并沿轴向与端面接触密封的橡胶圈。它常用作唇形密封前方的外侧防护密封。

• 塔康式密封和组合密封： 这类多级密封结构结合了迷宫通道、唇口和润滑脂腔，适用于最严苛的磨蚀性和潮湿工况，例如采矿、骨料输送和水泥处理。请向供应商确认其适用于您的工况等级。

直接对比：唇形密封与迷宫密封

迷宫密封适用于较高转速及风机、鼓风机、电机等污染环境，且因无接触而几乎不产生磨损。唇形密封适用于较低转速，在静止状态下也能提供良好的密封效果，且成本更低。许多带座轴承座会将两者组合使用。

注： 以上数据为典型参考值。具体密封件和润滑脂的适用极限，请以制造商针对相应型号发布的数据表为准。

为带座轴承选择合适的密封形式

请按以下因素依次评估：

• 表面线速度： 计算 v = π × d × n / 60,000，并将其与密封件的额定极限进行比较。

• 污染： 确认污染类型（干粉尘、湿性磨蚀物、水喷淋）及其严重程度。

• 温度： 不仅要检查密封件本身，还应综合评估密封材料、润滑脂与轴承的匹配性。

• 静止工况： 频繁启停或长期停机工况，更适合采用接触式密封。

• 冲洗工况： 需判断设备是否直接承受喷淋，以及喷淋压力的大小。

• 轴与安装： 对于唇形密封，应检查轴表面粗糙度、硬度和跳动；对于迷宫密封，则应检查间隙和对中情况。

对于冲洗及腐蚀性环境，请参见我们的 不锈钢轴承 并浏览我们的 带座轴承。

常见问题

迷宫密封是否优于唇形密封？

两者并无绝对优劣，需视工况而定。迷宫密封不产生磨损，更适用于高速和污染环境；唇形密封在静止状态下密封性更好，且成本更低。许多重载带座轴承会将两者组合使用。

哪种密封更适用于冲洗工况？

耐腐蚀轴承座内的多唇接触式密封，配挡油环及兼容的食品级润滑脂，通常是首选方案。开放式迷宫密封可能允许高压喷液进入，尤其在轴停止运转时更为明显。应根据实际工况核实防护等级，并在冲洗后补充润滑。

唇形密封和迷宫密封可以同时使用吗？

可以。组合式密封和塔康特型密封通常将迷宫段布置在唇形密封外侧，并在两者之间填充润滑脂。迷宫段可阻挡大部分污染物，而唇形密封则在静止状态下提供更可靠的密封。

接触式轴承密封与非接触式轴承密封有何区别？

接触式密封，例如唇形密封，会与旋转表面接触。其密封效果较好，但会产生摩擦、发热和磨损。非接触式密封，例如迷宫密封和防尘盖，与旋转部件之间保留微小间隙，不会发生磨损，但密封完整性相对有限。

迷宫密封需要润滑脂吗？

密封件本身无需润滑，但轴承本体始终需要润滑。在带座轴承中，迷宫腔通常会充填润滑脂，这既可增强密封效果，也便于在补脂过程中将污染物排出。

如何计算轴表面速度？

可按 v（m/s）= π × d × n / 60,000 计算，其中 d 以 mm 计，n 以 rpm 计。对于直径 50 mm、转速 1,800 rpm 的轴，线速度约为 4.7 m/s。

如果不确定您的应用需要哪种密封件，请提供轴径、转速、温度和运行环境，我们的工程师将协助您选型。 联系技术团队 或 索取报价。