简述变速器输出轴油封漏油的改进措施

作者张毅

  漏油故障是目前国内变速器产品的主要故障之一，其故障率居高不下，成为顾客抱怨的重点。本文针对变速器后轴承座漏油故障，提出了若干改进措施。

1变速器后轴承座总成结构

图1为变速器后轴承座总成结构示意图。输出轴后轴承支撑着输出轴，固定在变速器壳体的后轴承孔内。输出轴后轴承座用螺栓固定在变速器壳体后端面，实现输出轴后轴承轴向定位。突缘总成与输出轴通过花键连接，将输出轴的转速和扭矩传递给与突缘连接的传动轴（图1中未示出）。输出轴后轴承座与突缘总成之间采用输出轴油封进行密封，输出轴油封与突缘总成之间有相对转动，属于动密封，故此处成为漏油故障的易发点。

2输出轴油封的结构及原理

图2为输出轴油封的结构示意图。输出轴油封由金属骨架、封油主唇和防尘副唇组成。油封外径与壳体的孔采用过盈配合，油封安装后，油封同旋转轴在结合面之间形成一层由油封刃口控制着的具有流体润滑特性的油膜（厚度约0. 002 5 mm），在液体表面张力作用下，油膜刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面，防止了润滑油泄漏，从而实现密封。油封唇口处加工有回流线，方向与旋转轴方向相反。回流线有利于接触面形成稳定油膜，传递摩擦产生的热量以减少功耗，并形成将外侧空气向里推压的泵吸力。

3变速器输出轴油封的失效原因及改进措施

3.1  轴表面粗糙度不合理

  与油封配合的轴的表面粗糙度不宜过低，也不宜过高，一般推荐选择Ra0.8～Ra3.2。轴表面太粗糙，油封唇口磨损太快，容易造成泄漏；轴表面太光滑，油容易从密封接触面被挤出，油膜会变薄甚至消失，导致唇部发热或烧损。在油封的实际应用过程中，不少设计者往往容易走进设计误区，认为轴表面越光滑越好，其实不然，轴的设计过程中，应当合理选择油封配合面的粗糙度。表面过于光滑不仅不能起到封油的效果，加工成本也会剧增。

3.2  装配过程造成损伤

  油封的密封功能主要靠封油主唇片实现。主唇是橡胶材料，在生产现场，很容易被锋利金属划伤，且细小的伤口不易被操作者发现，致变速器出厂就发生漏油故障，引起顾客不满。针对这种失效模式，常采取以下措施：

  (1)设计方面：为使油封便于安装和避免安装时发生损伤，需在轴上倒角15。～30。。

  (2)现场物料存贮及运输方面：为保护油封，在存贮及物料运输过程中应保持合理包装，现场使用时再拆除包装；油封应放置在干净的物料盒内。

  (3)现场装配方面：与油封配合的零部件在运输过程中应避免磕碰，在装配前应进行清洗；油封装配应采用专用工装，且工装工作面应进行保护，以保证装配过程不损伤油封，同时保证油封与配合件的同轴度；油封压装过程中在轴表面涂油。

3.3  油封工作环境差

  输出轴油封工作环境主要包括变速器总成的清洁度、油封防尘副唇侧空气环境、油封工作温度等。

3.3.1  变速器总成的清洁度

  在变速器生产过程中，根据生产厂家的设备和现场管理能力的不同，对变速器总成清洁度标准的要求也不尽相同。针对油封而言，清洁度越高，油封工作环境越好，油封的密封效果及寿命越长。

  变速器总成清洁度限值G(mg)按下式计算：

  G≤KLe．

其中：Lt为变速器总成润滑油额定容积，L;K为清洁度客观评价系数，即每升润滑油的杂质含量，mg／L，一般中重型变速器总成K为45 mg/L～70 mg／L。

  变速器厂家应明确告知用户变速器润滑油的型号及更换周期，因为润滑油中的添加剂，如含磷、硫、氯等油溶性有机化合物会对油封带来不利影响。油中含磷、硫、氯等油溶性有机化合物受热时会分解产生气体，能与橡胶的不保和双链相交联，使橡胶硬化，造成油封失去弹性而泄漏；而且润滑油在高温条件下焦化会产生胶泥，胶泥在油封唇口积累，使唇口失效从而导致泄漏。因此合理使用润滑油并及时更换，能够给油封提供较好的工作环境。

3.3.2  油封防尘副唇侧空气环境

  商用车（尤其是工程车）的工作环境往往很恶劣，变速器属于汽车底盘重要部件，长期处于高粉尘、高污染环境，油封刃口处易粘附大量灰尘，而灰尘进入油封刃口处后与油封刃口、结合面磨损造成漏油。因此，给变速器后轴承座增加防尘罩，能够阻挡灰尘，避免较大颗粒的杂质附着到油封处，极大地改善了油封工作环境，提高了油封密封性能及寿命。

增加防尘罩后需变更变速器输出轴后轴承座、突缘结构，输出轴油封增加防尘罩前、后的结构如图3所示。防尘罩一般采用08F材料，内径与突缘安装防尘罩外径采用过盈配合，外径与输出轴后轴承座伸出部分内径保留合理间隙，使突缘带着防尘罩转动时不会与输出轴后轴承座产生干涉。根据变速器生产厂家的加工、装配精度不同，一般间隙选择范围为0. 35 mm--1mm。

3.3.3工作温度

  商用车变速器工作温度一般在90 0C左右，根据车辆使用环境的不同，变速器所处环境温度也不同，如我国东北地区冬季室外温度可达-40℃。油封内径与轴发生相对转动时会产生热量，转速越高，油封内径直径越大，发热越严重，当发热温度超过橡胶允许温度时，油封就会老化、龟裂和损坏。不同的橡胶材料其适应的工作温度范围不同，合理选择橡胶材料以适应其工作温度也是保证油封密封性能的重要环节。丁腈橡胶（适应温度- 30 C～120℃）和丙烯酸酯橡胶（适应温度-15℃～150℃）适应温度范围较广且成本不高，是目前国内变速器用油封的首选橡胶材料；硅橡胶（适应温度-45℃～170 0C）因成本较高，只有在特殊场合才会被使用。

4结语

通过上述措施，可大幅度降低变速器输出轴油封发生漏油故障的概率，提高变速器产品的密封性能。可将其推广至整个变速器产品甚至整车产品，提升商用车的整车品质和在用户中的口碑。

5摘要：深入分析了变速器输出轴油封漏油故障的原因，并制定了有效的改进措施，提高了变速器的密封性能和产品品质。