带座轴承密封：唇形密封与迷宫式密封指南

带座轴承是各类工业设备中不可或缺的基础部件，可为旋转 轴提供可靠支撑。不过，轴承的运行效率在很大程度上取决于密封件的性能。

密封件是关键屏障，可阻止污染物侵入、保持润滑剂并维持轴承组件的运行完整性。 轴承密封类型 会因其应用目的不同而有很大差异。

本文将重点介绍带座轴承密封的两种主要类型——唇形密封与迷宫密封。

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了解 带座轴承中的唇形密封

什么是唇形密封？

唇形密封属于接触式密封，专为动态轴密封应用而设计。

图1 接触式密封

这类环形弹性体部件的内缘带有缺口，其工作原理是与轴形成直接摩擦接触。

这种接触可使唇边与轴之间保持一层薄薄的润滑膜，而这层润滑膜对于实现有效密封至关重要。

其通常由金属骨架和弹性体密封唇组成，许多设计还配有保证接触压力稳定的弹簧圈。

唇形密封的类型

• 单唇密封

经济性优异，适用于轻载工况（如输送机托辊）。

图2 单唇密封

• 双唇密封

主唇负责防漏，副唇提供防尘保护（如农业轴承）。

图3 双唇密封

• 三唇密封

适用于极端污染工况（如矿山机械）。

图4 三唇密封

唇形密封常用材料

轴承座轴承用唇形密封通常采用弹性体材料制造，即使在较高温度和压力条件下，仍能保持可靠性能。

丁腈橡胶（Buna-N）：

• 对石油基润滑油、水、燃料、润滑脂和液压油具有良好的耐受性。

温度范围：

• 连续工作：-40°C 至 100°C

• 间歇工作：可达 120°C，持续时间 <72 hrs

• 避免在 -20°C 以下进行动态使用

氟橡胶（FKM/Viton）：

• 具有更优的耐化学性（如汽油、变速箱油）

• 适用于严苛工业环境

温度范围：

• 连续工况：-20°C 至 +200°C

• 峰值：+230°C（短时，<24 小时）

• 低温 FKM（如 Viton® GLT）：-40°C 至 +200°C

• 高温 FKM（如 Viton® Extreme™）：-15°C 至 +300°C

乙烯-丙烯-二烯单体（EPDM）：

• 对大气老化、臭氧及紫外线具有优异的耐受性

• 适用于户外及高温工况

其他特种材料

• Aflas

• Simiriz

• 聚氨酯

• 聚丙烯酸酯

• FEP

• 羧基丁腈橡胶

• 氟硅橡胶

• HSN

• 硅橡胶

• 氯丁橡胶

唇形密封的优势

• 密封效果优良：此类密封件能够有效将润滑剂保持在系统内部，同时阻挡灰尘、污物和水分等外部污染物侵入。凭借这一双重作用，可对关键内部零部件，尤其是滚动轴承，形成有效保护。

• 初始成本较低：这类密封件通常制造和采购成本较低，可提供经济高效的密封方案。

• 结构简单：其设计简洁，便于安装与更换，有助于降低人工成本和维护成本。

• 轴向空间占用小：其轴向尺寸较小，便于实现更紧凑、更高效的设备设计，尤其适用于安装空间受限的场合。

• 中等工况及低速条件下性能可靠：在低至中等转速和温度、且润滑充足的应用中表现稳定。其接触式结构即使在较低运行速度下，也能确保密封效果持续可靠。

• 工作温度范围宽：唇形密封可根据材料配方在较宽的温度范围内稳定工作。这种适应性使其适用于多种环境条件。

唇形密封的局限性

承压能力有限

仅适用于低至中等压差工况。高压会使柔性密封唇发生变形，进而导致即时泄漏或过早失效。

摩擦、发热与磨损

• 与旋转轴持续接触不可避免地会产生摩擦磨损并释放热量。该问题在以下三种情况下会进一步加剧：润滑不足、磨粒污染，以及转速过高。

• 高速性能受限：高转速会加剧摩擦与发热，加速磨损并削弱密封完整性。

对轴表面状态敏感

唇形密封对轴表面状态极为敏感，轴的状况会直接影响其寿命和密封效果。

轴表面粗糙度不当、硬度不足、跳动过大或不对中等问题，都会削弱密封性能。

在某些情况下，长期使用甚至可能使密封件本身在轴表面造成磨损或沟槽，尤其是在润滑不良时更为明显。

环境适应性限制

• 对温度敏感：无论来自外部热源还是摩擦自生热，高温都会加速密封件弹性体材料老化，导致其硬化、开裂或密封力下降。

• 对污染敏感：尽管唇形密封的设计初衷是阻止污染物侵入，但其并非无懈可击。重污染物或磨粒持续进入，可能损伤密封唇或轴表面，从而削弱密封效果并导致早期失效。

唇形密封如何表示？

除行业通用的 2RS 等密封代号外，部分制造商还采用各自专用的密封代码。

详情请参见下表。

深入了解带座轴承中的迷宫密封

什么是迷宫密封？

迷宫式密封是一种非接触式密封，旨在保护旋转设备中的轴承。其结构由两个互不接触的环组成，形成复杂曲折的流道。

这种密封结构可有效限制灰尘、飞溅液体或颗粒物等污染物侵入。

迷宫式密封的工作原理

• 离心力作用：随着系统旋转，颗粒会在离心力作用下自然向外甩出，由此形成向外的径向力，将污染物主动推离密封中心。

图5 离心力

• 向内推进的迷宫流道：密封内部结构迫使污染物沿径向向内穿越，这意味着颗粒物必须持续克服向外的离心力。

• 最小化间隙高度：密封间隙极小的径向间隙显著增加了流动阻力，削弱颗粒物可能具有的动量，防止其携带足够能量穿越密封。

材料

• 青铜

• 不锈钢

• 铝合金，如6061

• Inconel 718

• 热塑性材料：PI（聚酰胺-酰亚胺）、PTFE、PEEK

常见迷宫式密封类型

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 FA 型密封

迷宫密封的优势

• 真正的非接触运行与零磨损：由于密封界面不发生物理接触，因此不存在摩擦、磨损和热量产生。这是其根本且独特的优势，也是后续各项性能优势的基础。

• 卓越的高速与高温适应能力：由于没有摩擦和磨损，这类密封非常适用于极高速工况；同时，其在远高于接触式密封适用温度的环境中也能稳定工作。

• 寿命长、维护需求低：由于几乎不存在磨损，其使用寿命往往可与设备本体相当。这使其成为一种近乎终身的解决方案，可大幅降低维护工作量，并避免因更换而造成的高成本停机。

• 恶劣环境下具备长期可靠的污染物阻隔能力：迷宫密封不会因接触而磨损，因此可在较长时间内保持较高的密封效率。这也是其即使在脏污、多尘或含磨粒环境中，仍能有效阻挡空气中颗粒物和飞溅液体的重要原因。

• 不损伤轴颈：可完全避免轴颈磨损或沟槽形成，保持轴的完整性，并减少昂贵的修复成本。

迷宫密封的局限性

• 不具备静态密封能力：当轴处于静止状态时，迷宫密封的密封效果很弱，甚至几乎没有。其密封作用依赖动态旋转对流体流动形成阻滞，因此不适用于静态保液场景。

• 耐压与液体密封能力有限：对于较大的压差，尤其是液体介质，迷宫密封的密封效果并不理想。其主要作用是限制流体流动，而非实现绝对密封，因此无法阻止静置或积聚液体外泄。

• 对间隙与精度较为敏感：其密封效率高度依赖精确且极小的工作间隙。由于制造公差、热膨胀或轴动态因素（径向跳动、不对中）引起的偏差，都会显著降低密封效果。

• 易发生堵塞：其复杂流道容易被黏重或粘附性较强的颗粒污染物堵塞，从而导致性能下降，甚至引发机械干涉。

• 初始成本较高：为实现有效运行所需的精度，往往需要较复杂的加工与装配工艺，因此制造和安装初期成本相对更高。

直接对比：唇形密封与迷宫密封

为带座轴承选择合适的密封形式，是一项至关重要的决策。

迷宫密封非常适用于高速工况，例如电机和涡轮设备。由于其非接触运行、几乎无摩擦，在这类环境中具有明显优势。

另一方面，唇形密封更适用于通用机械，具有较高的性价比。其静密封性能优异，尤其适合低速、轻至中等污染环境的应用。

为带座轴承选择合适的密封方案

选择合适的密封件，对于带座轴承的使用寿命至关重要。

在综合评估运行环境——包括转速、温度、压力以及污染物的存在情况——并结合唇形密封与迷宫密封各自的优势和局限后，便可为轴承实现更优保护。

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