微車變速器輸出口潤(rùn)滑油泄漏原因分析

微車變速器輸出口潤(rùn)滑油泄漏原因分析

微車維修器的輸出口通常用框架油密封。我公司某車型研發(fā)階段,在路試中多次出現(xiàn)變速器輸出口漏油故障。本文通過(guò)對(duì)故障車進(jìn)行分析探討,解決了問(wèn)題,并提出防止變速器輸出口油封泄露的建議。1油封螺旋槽的泵吸特性--1在對(duì)輸出軸滲漏的原因分析前,先探討一下骨架油封的密封原理。骨架油封是由耐油橡膠、鋼骨架和螺旋彈簧組成。骨架油封唇口內(nèi)徑在自由狀態(tài)下比密封部位軸外徑小,在骨架油封和軸裝配后,油封唇口對(duì)軸產(chǎn)生一定的徑向壓力。當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí),軸與唇口之間形成一條寬約0.3mm~0.5mm環(huán)形密封帶,并保持一層約0.003mm厚的油膜,使唇口和軸在接近液體摩擦的條件下工作,以減少唇口摩擦。當(dāng)油封唇口微量磨損后,彈簧的收緊作用能有效地給予補(bǔ)償油封面上有螺旋槽,當(dāng)油膜碰到油封螺旋槽,就會(huì)受到螺旋斜面的作用而產(chǎn)生作用力P,如圖1所示,此力就會(huì)將欲外流的液體介質(zhì)壓回儲(chǔ)油端(也即是油封螺旋槽具有的泵吸功能)。當(dāng)該作用力大于油膜本身受到的來(lái)自儲(chǔ)油端的油壓時(shí),就能實(shí)現(xiàn)密封上述分壓力可用公式(1)進(jìn)行計(jì)算。式中:p為螺旋槽產(chǎn)生的一個(gè)作用力;c為旋轉(zhuǎn)軸與油封唇口之間的間隙;L為唇口與軸接觸密度;v為旋轉(zhuǎn)軸表面線速度;μ為液體介質(zhì)的動(dòng)力黏度;F(a,s)為螺紋結(jié)構(gòu)要素。2變量輸出口泄漏的原因分析2.1內(nèi)花鍵、外表面配合圖2是變速器輸出口的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。與花鍵軸配合的傳動(dòng)軸滑動(dòng)叉采用內(nèi)花鍵,與變速器花鍵軸配合。其外表面為光滑圓柱面,與變速器襯套及油封配合。變速器內(nèi)部存在齒輪油。變速器輸出口安裝骨架油封,與滑動(dòng)叉配合形成密封條件?；ㄦI軸的右端安裝到軸承上。2.2磨損油封的加工經(jīng)檢查故障件,發(fā)現(xiàn)變速器襯套圓周面上有磨損痕跡,油封主唇口有磨損。進(jìn)一步將油封用顯微鏡放大分析,發(fā)現(xiàn)油封主唇口面上有劃痕,且磨損面較大。故障現(xiàn)象如圖3、圖4所示。從圖3和圖4的磨損情況,初步分析導(dǎo)致漏油的原因可能是變速器輸出口相關(guān)配合零件的精度不夠,或者有異物入侵。為了找出主要原因,對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行以下檢測(cè)。(1)滑動(dòng)叉外圓面粗糙度要求Ra0.4,實(shí)測(cè)值為0.8~1.02μm.超差0.4~0.62μm.倒角粗糙度要求Ra3.2,實(shí)測(cè)0.30~0.35μm,部分超差。外圓面直徑37.95mm~37.975mm,實(shí)測(cè)值37.961mm~37.972mm.外圓面與花鍵同軸度公差0.04mm,實(shí)測(cè)為0.03mm~0.04mm.達(dá)到要求。(2)軸瓦內(nèi)徑要求38.02mm~38.04mm,實(shí)測(cè)值38.025mm~38.035mm.達(dá)到圖紙要求。為了檢查確認(rèn)變速器輸出軸及滑動(dòng)叉在圓周上相對(duì)于油封可能存在的不同軸度而導(dǎo)致滑動(dòng)叉跳動(dòng),加大磨損油封唇部,進(jìn)行了以下檢測(cè)。(3)油封安裝孔相對(duì)于箱體上輸出軸的安裝軸承孔同軸度0.05mm,實(shí)測(cè)值0.019mm~0.032mm.達(dá)到圖紙要求。(4)襯套內(nèi)圓相對(duì)于箱體上輸出軸的安裝軸承孔同軸度0.05mm,實(shí)測(cè)值0.016mm~0.026mm.達(dá)到圖紙要求。(5)以箱體上輸出軸的軸承安裝面為基準(zhǔn),從輸出軸頂端約5mm處往后,按照每隔10mm取一個(gè)圓,檢測(cè)其同軸度,經(jīng)5個(gè)樣件檢測(cè)結(jié)果,可推斷出花鍵軸同軸度最大范圍0.009mm~0.06mm,大部分符合圖紙要求。2.3滑動(dòng)叉較多導(dǎo)致產(chǎn)品泄漏首先從油封唇口放大照片圖4可以看出,主唇口有劃痕,這是漏油的主要原因之一。此劃痕屬于硬傷,不會(huì)是正常磨損,而是裝配前劃傷。裝配工藝不合適可能會(huì)造成此劃傷,經(jīng)變速器裝配現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn),裝配方式合理。油封往內(nèi)側(cè)不夠清潔,有異物入侵,工作時(shí)使油封劃傷。油封處于不穩(wěn)定狀態(tài),油封接觸面的建立的油膜被破壞而導(dǎo)致漏油。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),滑動(dòng)叉端部倒角粗糙度雖基本符合要求,但是對(duì)于骨架油封配合與安裝的要求,此值過(guò)大,也有可能會(huì)導(dǎo)致在滑動(dòng)叉插入變速器輸出口時(shí)劃傷油封。對(duì)于油封唇口磨損寬度較大,這也是導(dǎo)致漏油的直接原因之一。從檢測(cè)數(shù)據(jù)分析,主要是由于滑動(dòng)叉外圓面粗糙度超差。一方面,滑動(dòng)叉直接磨損油封唇口。另一方面,滑動(dòng)叉磨損銅質(zhì)襯套后,其磨掉的金屬屑被帶到油封唇口處進(jìn)入接觸面,加劇唇口磨損。輸出軸及滑動(dòng)叉相對(duì)于油封在圓周上的跳動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致油封異常磨損,同時(shí)也會(huì)使油封唇口與軸外圓面的接觸面間隙在瞬間加大,根據(jù)公式(1)可以得知,當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸與油封唇口之間的間隙c增加,螺旋槽產(chǎn)生的一個(gè)作用力p將減小,直至小于變速箱內(nèi)的油壓而泄露。通過(guò)數(shù)據(jù)分析,滑動(dòng)叉相對(duì)油封的跳動(dòng)量正常。當(dāng)花鍵軸及其安裝軸承的剛度不足時(shí),可能導(dǎo)致輸出軸跳動(dòng)過(guò)大,也可能導(dǎo)致上述間隙c增大而泄露。而從同批次的路試車中,有部分車已通過(guò)路試,可以得知花鍵軸及軸承剛度足夠。不存在因油封唇口與滑動(dòng)叉配合間隙過(guò)大導(dǎo)致泄露的原因。3油封的安裝針對(duì)滑動(dòng)叉外圓面粗糙度過(guò)大的問(wèn)題,嚴(yán)格要求生產(chǎn)車間按照?qǐng)D紙要求執(zhí)行,控制粗糙度。同時(shí),為了避免滑動(dòng)叉端部倒角可能造成的劃傷油封唇口的風(fēng)險(xiǎn),減小粗糙度值要求,更改為Ra0.8.為了防止唇口被劃傷,加強(qiáng)對(duì)油封安裝過(guò)程控制,定期檢查油封壓裝工裝及工藝。并加強(qiáng)控制油封及變速器唇口和滑動(dòng)叉的清潔度,避免異物侵入。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后,新樣件裝車后路試,沒(méi)有出現(xiàn)漏油現(xiàn)象,通過(guò)路試。4油封的質(zhì)量控制對(duì)于使用骨架油封密封的變速器輸出口,為了避免漏油現(xiàn)象,通過(guò)分析及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),建議以下幾點(diǎn):(1)與油封配合的滑動(dòng)叉軸面粗糙度應(yīng)在Ra0.1~Ra0.4,端面倒角應(yīng)小于Ra0.8,不應(yīng)有毛刺;(2)油封及變速箱內(nèi)油液應(yīng)保持清潔無(wú)異物,軸表面應(yīng)有潤(rùn)滑