某輕卡盤式制動器軸承油封滲油問題研究

楊遠淵，唐慶偉，郭志強，郭磊，吳耀斌

（奇瑞汽車河南有限公司，河南 開封 475000）

某輕卡盤式制動器軸承油封滲油問題研究

楊遠淵，唐慶偉，郭志強，郭磊，吳耀斌

（奇瑞汽車河南有限公司，河南 開封 475000）

文章通過對某輕型卡車盤式制動器軸承油封滲油問題進行分析，解決了該機的油封滲油故障,并從零件加工和裝配工藝、檢測方法、使用維護等方面提出一些改進措施和建議，有效的改善了油封滲油問題，提高了制動器的性能和使用壽命。

盤式制動器；軸承油封；制動性能

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.077

CLC NO.: U472.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-229-03

引言

制動器是汽車制動系統(tǒng)的主要組成部分，是汽車行駛安全性的重要部件之一。作為一種新型的制動部件，盤式制動器與傳統(tǒng)的鼓式制動器比較，具有構造簡單、制動性能穩(wěn)定等優(yōu)勢，并能較好地解決制動過程中粉塵污染、制動噪音污染、維修頻繁等鼓式制動器無法解決的問題[1]。歐、美、日等發(fā)達國家已把盤式制動器作為標準件裝備在多級別的轎車、客車、中型、重型汽車上。隨著我國公路交通條件的改善，以及國家安全法規(guī)的強制實施，盤式制動器正越來越廣泛地應用于轎車、客車和輕、重型載貨車上[2]。

本文通過對某輕型卡車盤式制動器油封滲油現(xiàn)象進行分析，找到了影響油封密封性能的關鍵因素，并從制動器加工和裝配工藝、檢測方法、使用維護等方面提出了改進措施和建議。解決了制動器油封滲油問題，提高了制動器的性能、延長了使用壽命、降低使用過程中對環(huán)境的污染。

1、盤式制動器的結構

盤式制動器主要由輪轂蓋、圓錐滾子外軸承、圓錐滾子內(nèi)軸承、油封、轉(zhuǎn)向節(jié)、制動盤等部件組成。圖1為某輕型卡車所用液壓盤式制動器的結構圖。從圖1中可以看出，油封安裝于轉(zhuǎn)向節(jié)與圓錐滾子內(nèi)軸承之間，其密封機理為當油封裝在軸上之后，油封唇緣抱在軸頸上，當軸旋轉(zhuǎn)時，在唇緣和軸頸之問會形成彎月形的密封油膜，從而達到密封的目的。

2、油封滲油的故障分析與結論

2.1 故障現(xiàn)象

某輕卡在3萬公里綜合路試中，行駛到23791km時，檢測到前橋盤式制動器內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)向節(jié)處油封滲油現(xiàn)象。實際檢查結果表明：制動器相關零部件無松脫、晃動車輪無軸向間隙感，軸承也未出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。路試完成后，拆檢制動器發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)向節(jié)處、齒圈處的軸承密封圈均存有油漬現(xiàn)象。檢查拆卸出的圓錐滾子內(nèi)軸承表面油膜完整，潤滑正常，油封唇口無可見失效，轉(zhuǎn)向節(jié)表面無明顯損傷。

2.2 故障原因分析

2.2.1 軸承油封的密封機理

軸承油封的內(nèi)徑小于軸頸，當油封裝在軸上之后，油封唇緣抱在軸頸上，當軸旋轉(zhuǎn)時，在唇緣和軸頸之間會形成彎月形的密封油膜，從而達到密封的目的。如果軸頸表面過于粗糙，可能在其穿過極薄的油膜表面時造成與密封唇口的干接觸，而產(chǎn)生很大的磨損；若表面過于光滑則妨礙油膜在軸上濕潤和保存[3]。如果轉(zhuǎn)向節(jié)與油封配合回轉(zhuǎn)面的圓柱度和同軸度超出設計值，則會造成其軸線傾斜，使油封的磨損不均勻，油封安裝部位失圓，最終導致油封處滲油脂。因此，設計時對轉(zhuǎn)向節(jié)油封配合回轉(zhuǎn)面要求直徑尺寸的誤差在0～0.3mm之間，回轉(zhuǎn)面圓柱度誤差在0～0.015mm之間，否則就會發(fā)生泄露。軸頸表面有任何劃痕都會刮傷油封，從而發(fā)生泄漏。

2.2.2 故障分析過程與方法

1）通過檢測內(nèi)外軸承狀態(tài)，內(nèi)外軸承內(nèi)圈狀態(tài)良好，保持架正常無任何損壞、變形；滾子表面無壓痕、剝落、點蝕、撕裂等失效現(xiàn)象。內(nèi)外軸承外圈狀態(tài)良好，滾道表面無壓痕、剝落、點蝕、撕裂等失效現(xiàn)象。因此，說明軸承對油封失效無影響。

2）通過測量轉(zhuǎn)向節(jié)油封配合回轉(zhuǎn)面的尺寸符合設計值，因此從數(shù)據(jù)上看，此處尺寸對此次滲油現(xiàn)象無影響。

3）通過測量轉(zhuǎn)向節(jié)油封配合回轉(zhuǎn)面圓柱度為0.008mm，符合設計要求。同軸度為0.9mm，與設計要求相差較大，測量結果如圖2所示。通過對轉(zhuǎn)向節(jié)油封配合回轉(zhuǎn)面同軸度超差進行分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)該問題的原因是轉(zhuǎn)向節(jié)軸承安裝回轉(zhuǎn)面磨損較大，導致其軸線傾斜。

4）對輪轂上油封安裝段進行三坐標檢測，如圖3所示。由檢測數(shù)據(jù)，做出輪轂上油封安裝段的周向輪廓分布，如圖4所示，可以看出，其在標識位置的半徑尺寸較小，其反映了輪轂在此周向位置相對其他部分凸起。

2.2.3 故障分析結論

通過3.2.3節(jié)對影響油封失效的關鍵零部件進行分析，結論如下：

1）軸承密封圈唇口磨損不均勻

2）轉(zhuǎn)向節(jié)油封配合回轉(zhuǎn)面直徑超差，最大為70.034mm，最小為70.03mm（要求最大直徑為70.03mm）；轉(zhuǎn)向節(jié)油封配合回轉(zhuǎn)面同軸度超差（0.9mm，要求為0.015mm）

3）輪轂上軸承密封圈安裝回轉(zhuǎn)面失圓（真圓度0.421mm，要求跳動不大于0.06mm）

分析結論表明：軸承密封圈的不均勻磨損是直接導致油脂泄漏的原因。關于轉(zhuǎn)向節(jié)上油封配合回轉(zhuǎn)面超差（70.034mm）問題。由于其實偏上差，且超差范圍很小，因此認為其對本故障無貢獻。之所以軸承密封圈唇口會不均勻，主要是因為輪轂軸承密封圈安裝回轉(zhuǎn)面失圓而導致的，其他故障點只會導致密封圈唇口過快磨損，不能導致其失圓。

綜上所述：造成軸承密封圈滲油故障主要原因是輪轂上的軸承密封圈安裝部位失圓，使軸承密封圈的磨損不均勻，最終導致軸承密封圈處滲油脂。

3、制動器油封失效的改進措施

以上對制動器油封失效原因的分析表明，輪轂軸承密封圈安裝部位失圓是導致油脂泄露的根本原因。為了從根本上解決此問題，使制動器油封達到最佳的密封效果，只有提高零部件的精度。在此，本文從零部件加工、檢測等方面提出了一些措施和建議。

3.1 提高表面質(zhì)量

由于轉(zhuǎn)向節(jié)主軸是在機床上加工成型的，因此除改進加工工藝外，提高機床的加工精度也是提高表面質(zhì)量的重要措施。

首先，通過將機床的主軸軸承由哈爾濱軸承更換為精度更高的NSK軸承，提高主軸精度，從而達到加工要求，保證同軸度和圓柱度。

其次，改進機床的定位工裝。由于原機床定位工裝中心定位為圓柱狀定位軸，因定位軸有間隙，裝夾時易造成偏心，因此嚴重影響轉(zhuǎn)向節(jié)表面的同軸度。通過將其改為漲套加緊定位，可以彌補定位間隙，提高定位精度。

3.2 提高檢測精度

原檢具采用的是帶表內(nèi)徑千分尺，在測量中由于手法的不同，表桿極易偏斜，易造成測量誤差；現(xiàn)在采用三爪內(nèi)徑千分尺，三爪定位較兩點定位穩(wěn)定，測量值更精確。

4、結論

密封問題不但關系到制動器的使用性能和使用壽命，還關系到環(huán)保問題，一直以來成為各大制動器企業(yè)和主機廠共同關注的技術難題。本文通過對故障制動器進行拆解，對影響油封滲油問題的圓錐滾子內(nèi)軸承、圓錐滾子外軸承、轉(zhuǎn)向節(jié)、輪轂、軸承密封圈以及轉(zhuǎn)向節(jié)與油封回轉(zhuǎn)面之間的配合尺寸等關鍵因素進行了逐一分析。最終確定了制動器油封滲油故障的真正原因，并通過有效的改進措施來提高零部件的精度，從根本上消除了油封滲油故障，提高了整機性能和客戶的滿意度。

[1] 余志生.汽車理論[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2003.

[2] 葛振亮,吳永根,袁春靜. 汽車盤式制動器的研究進展田[J].公路與汽運,2006,1.

[3] 阿費魯辛科. 橡膠密封[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,1983.

加濕量：指在標準工況下，噴到空調(diào)機箱內(nèi)的水霧在單位時間內(nèi)（通常指每小時）被空氣吸收的那部分水量（又稱為有效加濕量）。

噴霧量：是指加濕器在正常工作狀態(tài)下，單位時間內(nèi)（通常指每小時）所有噴頭噴出的水霧總和。

加濕系統(tǒng)所需確定噴嘴數(shù)量可按照以下公式計算：

N：需確定噴嘴數(shù)量（如有小數(shù)應近似為整數(shù)）

Q：最大加濕量L/h

LD：單個噴嘴的最大加濕量（目前國內(nèi)主流單個噴嘴的最大加濕量為7kg/h）

fR：安全系數(shù)，一般取系數(shù)為0.8

注：上述噴嘴最大加濕量是理想狀況時的理論值。實際使用時會有所衰減，衰減的多少與空氣的溫度、濕度、噴嘴的布置方式等有關。

加濕系統(tǒng)對水的消耗量決定于噴嘴的總數(shù)量，可以根據(jù)以下公式計算：

QW：加濕系統(tǒng)對水的總需求量L/h

N：噴嘴數(shù)量

QWD：單個噴嘴最大的耗水量L/h

由以上公式（一般汽車涂裝空調(diào)系統(tǒng)的加濕效率為35%-40%）得到NO.9、NO.12空調(diào)系統(tǒng)噴霧量=3832.6/0.4 =9581.5（kg/h）；所需噴嘴數(shù)量為N=3832.6/7×0.8=685個；供水量QW=7×685=4795L/h。同理可得出NO.10、NO.13空調(diào)系統(tǒng)的噴霧量=2522.5/0.4=6306.3（kg/h）；所需噴嘴數(shù)量為N=2522.5/7×0.8=451個；供水量QW=7×451=3157L/h。

4、結束語

霧化噴淋作為一種應用廣泛的綠色技術，給汽車涂裝車間的能源消耗與人員的工作環(huán)境凈化難題都帶來新的解決方案，并給產(chǎn)品質(zhì)量提高和成本降低帶來了新的機遇。

本文通過對公司某轎車涂裝空調(diào)系統(tǒng)噴淋段的設計及相關參數(shù)的計算及設定，包括噴淋段的加濕量、噴霧量以及噴嘴數(shù)量的計算等，對噴淋段的相關參數(shù)給出一個相對完整的分析計算及闡述。

目前該空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了多年的正常運行，基本可滿足生產(chǎn)溫濕度需求及員工操作環(huán)境，為車身的良好表面附著質(zhì)量提供了有效保證。

參考文獻

[1] 張平,魏云娟.汽車涂裝線空調(diào)機組噴淋段的設計探討[J].暖通空調(diào).2009.10.

[2] 徐昭煒,李強,王智超,楊強.我國空調(diào)設備用加濕器型式統(tǒng)計及比較[J].建設科技.2015.15.

[3] 梁坤峰,任峴樂,王振,王全海.全新風對恒溫恒濕空調(diào)能源供應的影響分析[J].發(fā)電與空調(diào).2014.01.

Study on the Oil Seal Leakage of a Light Truck Disc Brake

Yang Yuanyuan, Tang Qingwei, Guo Zhiqiang, Guo Lei, Wu Yaobin
（Chery Automobile Henan Co., Ltd., Henan Kaifeng 475000）

In this paper, the problem of a light truck disc brake bearing oil seal leakage is analyzed, and the oil seal leakage fault of the machine is solved. And some improvement steps and advice are put forward by analyzing the aspects of the parts processing and assembly process, detection methods, maintenance and so on. At last, the problem of oil seal leakage is effectively improved. The result shows that brake’s performance and service life are increased.

Disc Brake; Bearing Oil Seal; Braking Ability

U472.4

A

1671-7988(2016)10-229-03

楊遠淵（1986-），男，河南禹州人，碩士，制動系統(tǒng)工程師，就職于奇瑞汽車河南有限公司。