簡述變速器輸出軸油封漏油的改進(jìn)措施
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作者張毅
漏油故障是目前國內(nèi)變速器產(chǎn)品的主要故障之一，其故障率居高不下，成為顧客抱怨的重點。本文針對變速器后軸承座漏油故障，提出了若干改進(jìn)措施。
1變速器后軸承座總成結(jié)構(gòu)
圖1為變速器后軸承座總成結(jié)構(gòu)示意圖。輸出軸后軸承支撐著輸出軸，固定在變速器殼體的后軸承孔內(nèi)。輸出軸后軸承座用螺栓固定在變速器殼體后端面，實現(xiàn)輸出軸后軸承軸向定位。突緣總成與輸出軸通過花鍵連接，將輸出軸的轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給與突緣連接的傳動軸（圖1中未示出）。輸出軸后軸承座與突緣總成之間采用輸出軸油封進(jìn)行密封，輸出軸油封與突緣總成之間有相對轉(zhuǎn)動，屬于動密封，故此處成為漏油故障的易發(fā)點。
2輸出軸油封的結(jié)構(gòu)及原理
圖2為輸出軸油封的結(jié)構(gòu)示意圖。輸出軸油封由金屬骨架、封油主唇和防塵副唇組成。油封外徑與殼體的孔采用過盈配合，油封安裝后，油封同旋轉(zhuǎn)軸在結(jié)合面之間形成一層由油封刃口控制著的具有流體潤滑特性的油膜（厚度約0. 002 5 mm），在液體表面張力作用下，油膜剛度恰好使油膜與空氣接觸端形成一個新月面，防止了潤滑油泄漏，從而實現(xiàn)密封。油封唇口處加工有回流線，方向與旋轉(zhuǎn)軸方向相反�；亓骶�有利于接觸面形成穩(wěn)定油膜，傳遞摩擦產(chǎn)生的熱量以減少功耗，并形成將外側(cè)空氣向里推壓的泵吸力。
3變速器輸出軸油封的失效原因及改進(jìn)措施
3.1 軸表面粗糙度不合理
與油封配合的軸的表面粗糙度不宜過低，也不宜過高，一般推薦選擇Ra0.8～Ra3.2。軸表面太粗糙，油封唇口磨損太快，容易造成泄漏；軸表面太光滑，油容易從密封接觸面被擠出，油膜會變薄甚至消失，導(dǎo)致唇部發(fā)熱或燒損。在油封的實際應(yīng)用過程中，不少設(shè)計者往往容易走進(jìn)設(shè)計誤區(qū)，認(rèn)為軸表面越光滑越好，其實不然，軸的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)合理選擇油封配合面的粗糙度。表面過于光滑不僅不能起到封油的效果，加工成本也會劇增。
3.2 裝配過程造成損傷
油封的密封功能主要靠封油主唇片實現(xiàn)。主唇是橡膠材料，在生產(chǎn)現(xiàn)場，很容易被鋒利金屬劃傷，且細(xì)小的傷口不易被操作者發(fā)現(xiàn)，致變速器出廠就發(fā)生漏油故障，引起顧客不滿。針對這種失效模式，常采取以下措施：
(1)設(shè)計方面：為使油封便于安裝和避免安裝時發(fā)生損傷，需在軸上倒角15。～30。。
(2)現(xiàn)場物料存貯及運(yùn)輸方面：為保護(hù)油封，在存貯及物料運(yùn)輸過程中應(yīng)保持合理包裝，現(xiàn)場使用時再拆除包裝；油封應(yīng)放置在干凈的物料盒內(nèi)。
(3)現(xiàn)場裝配方面：與油封配合的零部件在運(yùn)輸過程中應(yīng)避免磕碰，在裝配前應(yīng)進(jìn)行清洗；油封裝配應(yīng)采用專用工裝，且工裝工作面應(yīng)進(jìn)行保護(hù)，以保證裝配過程不損傷油封，同時保證油封與配合件的同軸度；油封壓裝過程中在軸表面涂油。
3.3 油封工作環(huán)境差
輸出軸油封工作環(huán)境主要包括變速器總成的清潔度、油封防塵副唇側(cè)空氣環(huán)境、油封工作溫度等。
3.3.1 變速器總成的清潔度
在變速器生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)廠家的設(shè)備和現(xiàn)場管理能力的不同，對變速器總成清潔度標(biāo)準(zhǔn)的要求也不盡相同。針對油封而言，清潔度越高，油封工作環(huán)境越好，油封的密封效果及壽命越長。
變速器總成清潔度限值G(mg)按下式計算：
G≤KLe．
其中：Lt為變速器總成潤滑油額定容積，L;K為清潔度客觀評價系數(shù)，即每升潤滑油的雜質(zhì)含量，mg／L，一般中重型變速器總成K為45 mg/L～70 mg／L。
變速器廠家應(yīng)明確告知用戶變速器潤滑油的型號及更換周期，因為潤滑油中的添加劑，如含磷、硫、氯等油溶性有機(jī)化合物會對油封帶來不利影響。油中含磷、硫、氯等油溶性有機(jī)化合物受熱時會分解產(chǎn)生氣體，能與橡膠的不保和雙鏈相交聯(lián)，使橡膠硬化，造成油封失去彈性而泄漏；而且潤滑油在高溫條件下焦化會產(chǎn)生膠泥，膠泥在油封唇口積累，使唇口失效從而導(dǎo)致泄漏。因此合理使用潤滑油并及時更換，能夠給油封提供較好的工作環(huán)境。
3.3.2 油封防塵副唇側(cè)空氣環(huán)境
商用車（尤其是工程車）的工作環(huán)境往往很惡劣，變速器屬于汽車底盤重要部件，長期處于高粉塵、高污染環(huán)境，油封刃口處易粘附大量灰塵，而灰塵進(jìn)入油封刃口處后與油封刃口、結(jié)合面磨損造成漏油。因此，給變速器后軸承座增加防塵罩，能夠阻擋灰塵，避免較大顆粒的雜質(zhì)附著到油封處，極大地改善了油封工作環(huán)境，提高了油封密封性能及壽命。
增加防塵罩后需變更變速器輸出軸后軸承座、突緣結(jié)構(gòu)，輸出軸油封增加防塵罩前、后的結(jié)構(gòu)如圖3所示。防塵罩一般采用08F材料，內(nèi)徑與突緣安裝防塵罩外徑采用過盈配合，外徑與輸出軸后軸承座伸出部分內(nèi)徑保留合理間隙，使突緣帶著防塵罩轉(zhuǎn)動時不會與輸出軸后軸承座產(chǎn)生干涉。根據(jù)變速器生產(chǎn)廠家的加工、裝配精度不同，一般間隙選擇范圍為0. 35 mm--1mm。
3.3.3工作溫度
商用車變速器工作溫度一般在90 0C左右，根據(jù)車輛使用環(huán)境的不同，變速器所處環(huán)境溫度也不同，如我國東北地區(qū)冬季室外溫度可達(dá)-40℃。油封內(nèi)徑與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生熱量，轉(zhuǎn)速越高，油封內(nèi)徑直徑越大，發(fā)熱越嚴(yán)重，當(dāng)發(fā)熱溫度超過橡膠允許溫度時，油封就會老化、龜裂和損壞。不同的橡膠材料其適應(yīng)的工作溫度范圍不同，合理選擇橡膠材料以適應(yīng)其工作溫度也是保證油封密封性能的重要環(huán)節(jié)。丁腈橡膠（適應(yīng)溫度- 30 C～120℃）和丙烯酸酯橡膠（適應(yīng)溫度-15℃～150℃）適應(yīng)溫度范圍較廣且成本不高，是目前國內(nèi)變速器用油封的首選橡膠材料；硅橡膠（適應(yīng)溫度-45℃～170 0C）因成本較高，只有在特殊場合才會被使用。
4結(jié)語
通過上述措施，可大幅度降低變速器輸出軸油封發(fā)生漏油故障的概率，提高變速器產(chǎn)品的密封性能�？蓪⑵渫茝V至整個變速器產(chǎn)品甚至整車產(chǎn)品，提升商用車的整車品質(zhì)和在用戶中的口碑。
5摘要：深入分析了變速器輸出軸油封漏油故障的原因，并制定了有效的改進(jìn)措施，提高了變速器的密封性能和產(chǎn)品品質(zhì)。
