某后橋半軸密封墊的選用與半軸螺栓力矩性能的影響分析

馬寅錕，劉 松

（合肥美橋汽車傳動(dòng)及底盤系統(tǒng)有限公司，安徽合肥230051）

某后橋半軸密封墊的選用與半軸螺栓力矩性能的影響分析

馬寅錕，劉 松

（合肥美橋汽車傳動(dòng)及底盤系統(tǒng)有限公司，安徽合肥230051）

后橋總成是整車的重要組成部分，通常全浮式輪端密封主要依靠油封密封，為了輔助密封，防止半軸與輪轂結(jié)合面滲油，則在兩者之前增加一層密封墊作為一種輔助密封方式，如何選擇密封墊需要進(jìn)行驗(yàn)證分析，最終選定合適的密封墊。既能起到輔助密封的作用，又不會(huì)因半軸密封墊的材質(zhì)等性能因素影響原半軸螺栓的擰緊力矩的性能，并為后期半軸密封墊設(shè)計(jì)提供一定的參考依據(jù)。

后橋總成；半軸密封墊；擰緊力矩

普通全浮式汽車的驅(qū)動(dòng)橋處于傳動(dòng)系的末端，是汽車中關(guān)鍵零部件之一。全浮式半軸輪端通常采用半軸油封和輪轂內(nèi)油封進(jìn)行密封，半軸密封墊作為輔助密封件，位于全浮式半軸內(nèi)端面與輪轂外端面的之間，如果密封墊材料選用不當(dāng)，在使用初期可以起到輔助密封作用，但使用一段時(shí)間會(huì)造成半軸螺栓松動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，同步也失去輔助密封的效果，因此，需要分析原因并找到選擇合適的材料。

1 常用密封墊材料性能參數(shù)區(qū)別

常用的密封墊通常根據(jù)器自身的不同的性能參數(shù)決定其應(yīng)用領(lǐng)域，具體主要性能參數(shù)如表1所列。

表1 常用密封墊備選材料[1]

由于此次主要分析運(yùn)用在后橋上，則選取牛皮紙墊（見圖1）和無石棉纖維墊片（見圖2）進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，分析哪一種墊片更為合適用。

圖1 牛皮紙墊

圖2 無石棉纖維墊片

2 臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 試驗(yàn)的主要思路

模仿半軸密封墊實(shí)際裝配關(guān)系，在動(dòng)態(tài)疲勞扭轉(zhuǎn)工況下，其性能對(duì)半軸螺栓擰緊力矩的影響。

2.2 試驗(yàn)過程

（1）準(zhǔn)備試驗(yàn)件。半軸紙墊按裝配關(guān)系裝配輪轂單元上，將每顆螺栓做序號(hào)標(biāo)識(shí)，并在沿緊固件外邊、半軸法蘭外圓、輪轂外邊做畫線標(biāo)識(shí)，具體如圖3所示；

（2）通過工裝將將輪轂單元連接至疲勞試驗(yàn)機(jī)，具體如圖4所示；

圖3 裝配試驗(yàn)件

圖4 裝配試驗(yàn)臺(tái)架

（3）安裝臺(tái)架后，輸入試驗(yàn)參數(shù)，參數(shù)為正弦循環(huán)載荷波型即從M0min（最小扭矩）扭轉(zhuǎn)至M0max（最大扭矩），再回到M0min（最小扭矩）。

（備注：M0min=0.1Mpc M0max=Mpc+M0min，其中Mpc為該半軸所裝配的后橋最大輸出扭矩× 0.6）。

最后啟動(dòng)扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果整理

按照試驗(yàn)輸入，啟動(dòng)疲勞試驗(yàn)扭轉(zhuǎn)臺(tái)架，每隔一定疲勞循環(huán)次數(shù)計(jì)為一輪（整個(gè)試驗(yàn)可進(jìn)行兩輪或者三輪），每輪結(jié)束后進(jìn)行如下操作：

（1）先仔細(xì)觀察畫線標(biāo)識(shí)有無相對(duì)位移，用于判斷螺栓是否發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；

（2）依次檢測(cè)每個(gè)螺栓的扭矩（統(tǒng)一往擰緊方向檢測(cè)），形成記錄表，以得出在試驗(yàn)中半軸緊固件擰緊力矩是否有衰減情況。

2.3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表如表2所列。

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

2.3.2 外觀檢測(cè)

無石棉纖維紙墊：發(fā)生撕裂變形嚴(yán)重，具體如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)后無石棉纖維紙墊

牛皮紙墊：未發(fā)生撕裂變形量較小，具體如圖6所示。

圖6 試驗(yàn)后牛皮紙墊纖維紙墊

3 結(jié)論及建議

（1）在相同的輪端和扭轉(zhuǎn)疲勞工況下，無石棉纖維紙墊會(huì)造成半軸螺栓在試驗(yàn)中擰緊力矩的嚴(yán)重衰減：初始扭矩為140 N·m，經(jīng)過一定疲勞扭矩次數(shù)，衰減至平均30 N·m左右，此結(jié)果會(huì)造成半軸螺栓在使用中具有松脫斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）在相同的輪端和扭轉(zhuǎn)疲勞工況下，牛皮紙墊未對(duì)半軸螺栓在試驗(yàn)中擰緊力矩的造成衰減：同樣的初始扭矩為140 N·m，經(jīng)過一定疲勞扭矩次數(shù)，衰減至平均130 N·m左右。此結(jié)果不會(huì)造成半軸螺栓在使用中具有松脫斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）主要分析原因及建議：無石棉纖維紙墊從材料特性上具有一定的壓縮回彈率（7%~17%）及蠕變松弛性能，則在一定扭轉(zhuǎn)工況下，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的變形，固然螺栓本身并沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，但是半軸與輪轂中結(jié)合面之間已逐漸產(chǎn)生間隙，使得螺紋的牙型之間失去咬合力[2]，造成半軸螺栓的擰緊力矩衰減嚴(yán)重，最終使得半軸螺栓具有松脫斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。由此可知，無石棉纖維紙墊并不適合用在有相對(duì)扭轉(zhuǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的后橋輪端結(jié)合面，而使用牛皮紙墊則相對(duì)更好。

[1]謝蘇江，蔡仁良.無石棉墊片材料的高溫時(shí)效性能研究進(jìn)展[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2005，26（1）：48-52.

[2]成大先，王德夫，姬奎生，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：潤(rùn)滑與密封[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

The Selecting of SealSpacer and Torque Analysis of the Shaft Bolt for a Rear Drive Axle

MA Yin-kun，LIU Song
（Hefei AAM Automotive Driveline&Chassis System Co.，Ltd.，Hefei Anhui 230051，China）

Rear drive axle is one of the most important parts of the vehicles，we normally apply oil seal to the full-floating wheel end to avoid leaking oil.And also，we add a paper spacer to the joint of shaft and wheel hub to enhance sealing effect.How to select a proper paper spacer is also proved by the analysis of the experiment.Selecting a proper paper spacer will be very much helpful to avoid leaking oil and the material of paper spacer will not affect the torque of the shaft bolt.It alsomakes a reference to designers of this field.

wheel hub assembly；paper spacer；the shaft bolt torque

U463.2

A

1672-545X（2017）04-0059-03

2017-01-26

馬寅錕（1986-），安徽宿州人，本科，目前從事汽車后橋設(shè)計(jì)開發(fā)及LRPP平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化工作。