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1.背景描述

為了使軸承保持良好的潤滑條件和正常的工作環境，充分發揮軸承的工作性能，延長使用壽命，對滾動軸承必須具有適宜的密封，以防止潤滑劑的泄漏和灰塵、水氣或其他污物的侵入。滾動軸承的密封方法可分為接觸式密封和非接觸式密封兩大類。非接觸式密封是在軸承蓋與軸承之間留一條狹窄隙縫,其間隙半徑通常是0.1mm~0.5mm。可在軸承蓋上開環形槽，或采用曲路密封，以改善密封效果。

2.技術難點

滾動軸承是機械傳動系統中應用非常廣泛的一種機械傳動元件，是傳遞運動和承受載

荷的重要支撐轉動部件。滾動軸承的潤滑狀態決定著系統組件的運轉情況, 常用的潤滑方式主要有油潤滑、脂潤滑和固體潤滑三大類。當滾動軸承在高溫、高速條件下工作時,須采用油潤滑。

密封的功能是防止油泄漏，防止設備在使用中大量發生的工作介質“跑、冒、滴、漏”現象。針對軸承密封仿真，主要技術難點如下：

（1）  軸承潤滑含有油、氣兩相，仿真需采用多相流模型；

（2）  滾動軸承結構復雜，密封處間隙較小，網格劃分難度大。

（3）  軸承工作轉速高，動靜邊界粘滯速度差距大，仿真收斂困難。

3.案例介紹

滾動軸承模型如下圖 2 所示，模型共有 3 個注油口，3 個出口，在出口 1、2 環道和出口 3 環道之間有 0.5mm 縫隙。潤滑油通過注油口流入，供給滾動軸承潤滑，經出口 1、2 流出，出口 3 為空氣出口，本文通過仿真查看潤滑油會否通過縫隙經出口 3 流出。

本文采用 PumpLinx 軟件對滾動軸承進行密封分析，網格劃分如下圖所示。注油口體

積流量為 11.1L/min，出口壓力為 1 個大氣壓，輸出軸轉速為 1800  RPM。

            圖 4 模型網格分布

通過仿真分析可以獲得滾動軸承壓力分布、潤滑油分布等信息，具體結果如下。從潤

滑油體積分數圖中可以看出，潤滑油從出口 1 和出口 2 流出，出口 3 沒有流出潤滑油，該結果與客戶的實驗相符，說明該結構密封良好。

4.總結

本案例通過仿真滾動軸承內部流場分布檢驗結構密封效果，獲得了較好的效果。滾動

軸承結構復雜，涉及兩相流動，仿真穩定性和收斂難度較大。通過仿真可以獲得內部壓力場、速度場和潤滑油體積分數等分布信息，從而判斷滾動軸承密封效果。