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　　摘　要：變速器后油封的質(zhì)量，是直接關(guān)系變速器使用壽命的關(guān)鍵之一。通過(guò)對(duì)變速器后油封的質(zhì)量攻關(guān)，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、材料、裝配、相關(guān)零部件的影響以及用戶的使用等方面的分析，采取了一系列應(yīng)對(duì)措施，使變速器的質(zhì)量有了很大提高。
　　關(guān)鍵詞：變速器；后油封；結(jié)構(gòu)；材料；質(zhì)量；零部件；用戶；使用
　　骨架油封是油封的典型代表，本文所指的油封，即是雙唇內(nèi)包骨架油封。油封的作用一般就是將潤(rùn)滑液（脂）密封在需要潤(rùn)滑的傳動(dòng)部件中，不至于讓潤(rùn)滑油滲漏。
　　油封的密封機(jī)理，是油封與軸之間存在著油封唇口控制的油膜，此油膜具有流體潤(rùn)滑特性。在液體表面張力的作用下，油膜的剛度恰好使油膜與空氣接觸端形成一個(gè)新月面，防止了工作介質(zhì)的泄漏，從而實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸的密封。在實(shí)際工作中，我們發(fā)現(xiàn)：油封在使用一段時(shí)間后，就會(huì)出現(xiàn)潤(rùn)滑油從油封的唇口處滲漏出來(lái)，使變速器潤(rùn)滑不良而發(fā)生諸如異響等故障，直接影響用戶對(duì)產(chǎn)品的使用。
　　引起變速器后油封滲油的因素較多，現(xiàn)從如下幾個(gè)方面加以闡述。
　　1　油封的結(jié)構(gòu)
　　變速器后油封按結(jié)構(gòu)形式，可分單唇骨架油封和雙唇骨架油封。單唇油封在現(xiàn)在很少使用，因此我們只對(duì)雙唇油封進(jìn)行討論。
　　1.1　原結(jié)構(gòu)形式的雙唇骨架油封
　　雙唇骨架油封的主唇是起密封作用；副唇起防塵作用，防止外界的灰塵、雜質(zhì)等進(jìn)入變速器內(nèi)部。由于副唇的結(jié)構(gòu)形式不同又有兩種結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1、圖2），圖1為原結(jié)構(gòu)油封圖，由于副唇的尾部較長(zhǎng)，在副唇與主唇之間就形成了一個(gè)較大的空腔。油封在工作一段時(shí)間后，在腔內(nèi)會(huì)積累一些灰泥等雜質(zhì)，而傳動(dòng)軸是在油封內(nèi)作旋轉(zhuǎn)與軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。因此車(chē)輛在行駛過(guò)程中，由于車(chē)輛自重與載重及路況的變化，引起車(chē)輛的上下顛簸，而造成傳動(dòng)軸在油封內(nèi)作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而就有一部分在腔內(nèi)的雜質(zhì)隨著傳動(dòng)軸的軸向運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入到油封的主唇，時(shí)間一長(zhǎng)，雜質(zhì)就加速了油封主唇的磨損，而造成變速器滲漏油。 　　1.2　新結(jié)構(gòu)形式的雙唇骨架油封
　　為了解決這一問(wèn)題，我們與客戶、變速器及油封的供應(yīng)商共同對(duì)整車(chē)的工作環(huán)境、變速器后油封及相關(guān)工作的零部件進(jìn)行分析，找出由于油封的結(jié)構(gòu)不同而產(chǎn)生漏油的原因，認(rèn)為是在主唇與副唇之間的空腔較大，很容易積累雜質(zhì)而使主唇產(chǎn)生早期磨損所致。針對(duì)這一原因，只有減小空腔的尺寸才是解決問(wèn)題的方案。
　　通過(guò)對(duì)變速器后油封相關(guān)件尺寸鏈的計(jì)算，油封供應(yīng)商設(shè)計(jì)出了如圖2新結(jié)構(gòu)的變速器后油封。
　　這個(gè)油封的特點(diǎn)是：減小了副唇尾部的尺寸，從而縮小了主唇與副唇之間空腔的容積，使汽車(chē)在行駛過(guò)程中雜質(zhì)不易在空腔中積累，這樣油封的主唇也就不易被早期磨損。
　　新結(jié)構(gòu)油封出來(lái)后，進(jìn)行了海南3萬(wàn)km的強(qiáng)化試驗(yàn)，結(jié)果沒(méi)有出現(xiàn)因變速器后油封質(zhì)量問(wèn)題而產(chǎn)生變速器漏油的質(zhì)量問(wèn)題，因而就決定用圖2的油封替代圖1的油封。經(jīng)過(guò)用戶的驗(yàn)證后，變速器后油封滲漏油的質(zhì)量問(wèn)題大有改觀，得到用戶的好評(píng)。如圖3為改進(jìn)后變速器后油封漏油故障率趨勢(shì)。 　　2　油封的材料
　　選擇變速器后油封材料的原則，與其他密封件的選擇原則類(lèi)似，也要根據(jù)密封介質(zhì)和工作條件來(lái)選擇。
　　2.1　對(duì)工作條件的考慮
　　工作條件主要考慮使用壓力、工作線速度、工作溫度范圍及工作環(huán)境。選擇油封的材料時(shí)，必須考慮材料對(duì)工作介質(zhì)的相容性、對(duì)工作溫度范圍的適應(yīng)性和唇緣對(duì)旋轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的跟隨能力。
　　一般油封工作時(shí)，其唇緣的溫度高于工作介質(zhì)溫度20～50℃，在選擇油封材料時(shí)應(yīng)予注意。在同一直徑條件下，不同材料制造的油封，適應(yīng)軸旋轉(zhuǎn)線速度的能力不同。油封使用的線速度范圍一般小于30m/s。普通油封的使用壓力一般不超過(guò)0.05MPa。當(dāng)工作壓力超過(guò)這個(gè)值時(shí)，應(yīng)選用耐壓型油封。油封的工作范圍與油封使用的材料有關(guān)：材料為丁晴橡膠（NBR）時(shí)為-40～100℃，聚丙烯酸酯橡膠（ACM）時(shí)為-18～150℃，氟橡膠（FKM）時(shí)為-25～250℃。
　　2.2　對(duì)材料彈性的考慮
　　在選擇油封的材料時(shí)，還要充分考慮其彈性。因?yàn)槠?chē)的傳動(dòng)軸在工作時(shí)，由于自身及相關(guān)件的影響，會(huì)有一定的徑向跳動(dòng)，如果油封材料彈性不好，就不能及時(shí)封住變速器內(nèi)的齒輪潤(rùn)滑油，也就是我們通常所說(shuō)油封主唇的過(guò)盈量，一般來(lái)說(shuō)過(guò)盈量為1mm左右。
　　2.3　對(duì)聚丙烯酸酯橡膠（ACM）的選用
　　以前油封使用的材料是丁晴橡膠（NBR），它是丁二烯和丙烯晴的共聚體。其特點(diǎn)是耐汽油和脂肪烴油類(lèi)的性能特別好，僅次于聚硫橡膠、聚丙烯酸酯和氟橡膠，而優(yōu)于其他通用橡膠，具有耐熱性好，氣密性、耐磨及耐水性等均較好，粘結(jié)力強(qiáng)的特點(diǎn)；但其耐寒及耐臭氧性較差，強(qiáng)力及彈性較低，耐酸性差，電絕緣性不好，耐極性溶劑性能也較差。因此在使用過(guò)程也出現(xiàn)了很多質(zhì)量問(wèn)題，引起用戶的抱怨。
　　為了解決這一質(zhì)量問(wèn)題，我們經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后，考慮到各方面的因素，決定選用的材料為聚丙烯酸酯橡膠（ACM）的變速器后油封。它是丙烯酸共聚合物，其特點(diǎn)是兼有良好的耐熱、耐油性能，在含有硫、磷、氯添加劑的潤(rùn)滑油中性能穩(wěn)定。同時(shí)耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外線、氣密性優(yōu)良。它解決了丁晴橡膠的不足。選用這個(gè)材料后，變速器后油封滲漏的質(zhì)量問(wèn)題也就大為提高。
　　3　油封的裝配
　　油封的裝配效果，直接影響到油封的功能。譬如油封壓裝傾斜現(xiàn)象、油封裝配環(huán)境不清潔等等。我們從故障件分析得出，因油封裝配不當(dāng)造成油封漏油由如下幾種情況造成：
　?。?）壓裝油封沒(méi)有使用專(zhuān)用組裝夾具，或油封沒(méi)有水平放置而傾斜強(qiáng)制擠進(jìn)去，這樣油封配合部分被擠壞或卡住，在工作一段時(shí)間后唇口產(chǎn)生偏磨。
　?。?）由于油封唇口端部是承擔(dān)油封功能的Z重要部分，裝配油封時(shí)手觸及油封唇口，使指甲劃傷唇口，或插入油封的軸上倒角有毛刺、有鍵槽及花鍵的場(chǎng)合下，未使用軸套保護(hù)唇口，而使唇口端部損傷。
　?。?）裝配過(guò)程中粘有異物，或開(kāi)封過(guò)而又不使用的油封，沒(méi)有進(jìn)行防沙防塵等異物附著及混入的防護(hù)措施，異物直接夾在油封的主唇部，或隨著傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入到油封的主唇，使唇口與軸產(chǎn)生間隙。
　　4　相關(guān)件制造質(zhì)量的影響
　　影響油封性能的相關(guān)件，主要是與其配合安裝的傳動(dòng)軸滑動(dòng)叉和變速器總成的延伸箱，它們所采用的材質(zhì)、硬度、粗糙度和加工方法等，都會(huì)對(duì)油封性能有顯著影響。
　　4.1　傳動(dòng)軸滑動(dòng)叉
　?。?）滑動(dòng)叉軸材料為結(jié)構(gòu)用碳素鋼，其表面硬度必須在30HRC以上，若硬度太低，軸粗糙度不容易達(dá)到要求的精度，且軸與油封接觸部位一定需加保護(hù)套，避免軸與油封接觸部位在搬運(yùn)過(guò)程中碰傷（損傷或有凹坑），或使用過(guò)程中容易磨損。
　　（2）滑動(dòng)叉插入油封端軸一般直徑為30～40mm時(shí)，要求有3×（15～25）°的倒角及需進(jìn)行二次倒R0.3～0.5圓角，形成圓滑過(guò)渡，這樣裝配時(shí)能保證完全裝入油封且不容易劃傷油封唇口。
　　（3）由于軸的速度與油量不同，軸表面粗糙度過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響到油封泄漏和磨損。對(duì)氟橡膠（FPM）唇口材料，一般要求軸表面粗糙度為（0.2～0.63）Ra，對(duì)硅橡膠唇口材料，軸的表面粗糙度要求更高，為（0.08～0.2）Ra。
　?。?）軸應(yīng)采用軸向無(wú)進(jìn)給精磨加工工藝，這種加工方法的加工痕跡是不連續(xù)的，但對(duì)軸心線垂直，這種狀態(tài)對(duì)油封的唇接觸部分Z適合。否則，在軸表面會(huì)產(chǎn)生斜紋狀的加工痕跡，粗糙度的谷部由油的一側(cè)與唇的接觸部分相通，并連續(xù)到大氣側(cè)，潤(rùn)滑油由此泄漏。
　　4.2　延伸箱
　　（1）為了防止油封外圓與箱體配合部分的泄漏，延伸箱與油封配合孔內(nèi)表面粗糙度如果過(guò)大，則在接觸面有間隙而成為泄漏隱患，因此一般要求為（3.2～1.6）Ra較適合。
　　（2）由于延伸箱材料為YL112，且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中溫度不至于達(dá)到熱變形狀況，因此與油封配合孔加工尺寸公差應(yīng)一般采用H8，否則，公差過(guò)大，會(huì)造成油封脫落；過(guò)小，則裝配時(shí)會(huì)造成鏟邊現(xiàn)象。
　　5　用戶使用不當(dāng)?shù)挠绊?br /> 　　5.1　齒輪油質(zhì)量的影響
　　用戶使用的齒輪油本身的質(zhì)量不好（不按設(shè)計(jì)要求的牌號(hào)規(guī)格），和未按車(chē)輛使用說(shuō)明書(shū)規(guī)定的時(shí)間更換，以及變速器箱體密封不良而使油質(zhì)劣化變質(zhì)，都會(huì)加速油封基體老化或變速器在工作時(shí)摩擦產(chǎn)生沉積和殘質(zhì)，形成了固體粒狀物進(jìn)入油封唇口并吸附在唇口部位，破壞油膜形成，而導(dǎo)致泄漏。還有由于變速器后油封是飛濺潤(rùn)滑，如果加注的齒輪油不足，到達(dá)唇口部位的油量少，潤(rùn)滑不足，致使唇口部硬化，回彈力差，也會(huì)導(dǎo)致泄漏。
　　5.2　車(chē)輛使用環(huán)境的影響
　　用戶車(chē)輛使用的環(huán)境也是導(dǎo)致油封泄漏的一個(gè)關(guān)鍵因素。發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常性超速運(yùn)轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速變化頻繁，使油封長(zhǎng)時(shí)間在高溫下工作，加速了橡膠老化和唇口磨損，而導(dǎo)致泄漏；還有車(chē)輛經(jīng)常超載行駛或路況顛簸，油封唇口未能及時(shí)跟隨，也會(huì)導(dǎo)致泄漏。
　　6　結(jié)束語(yǔ)
　　綜上所述，變速器后油封質(zhì)量的好壞，直接影響到變速器的質(zhì)量，它是衡量變速器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，我們?cè)谧兯倨鞯纳a(chǎn)、使用過(guò)程中一定要對(duì)油封的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)行精挑細(xì)選；控制油封的裝配過(guò)程，不要因?yàn)橛头獾难b配因素而產(chǎn)生油封漏油的質(zhì)量問(wèn)題；同時(shí)我們也要對(duì)與油封的相關(guān)件提出嚴(yán)格要求，比如說(shuō)對(duì)相關(guān)件的材質(zhì)、表面質(zhì)量及相關(guān)件的裝配等提出適合油封的要求；還要對(duì)用戶進(jìn)行培訓(xùn)，使他們知道正確地使用變速器。
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