汽车车桥前轮毂新型骨架油封密封结构原理与安装工艺的改进

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一骨架油封的结构和密封原理
2 S( }' Z& }# H6 w5 l' H( C* x    汽车轮毂外骨架油封，俗称铁壳油封。由于其精确的同轴度、良好的密封性，已被广泛用在汽车行业要求高速旋转、精密配合、同轴度要求高、工况较恶劣、长期高温等环境下的紧密配合的密封系统，正逐步取代我国原有的内置骨架唇形密封结构。
    1、骨架油封结构：

% O3 ~" R/ C* U) r+ U    骨架油封—般由三部分组成：油封体、加强骨架和锁紧螺旋弹簧。密封体按照不同部位又分为底部、腰部、刃口和内、外密封唇等，在自由状态下的骨架油封，其内径比轴径小，即具有一定的“过盈量”(参见GB9877．2—88)。锁紧螺旋弹簧的作用是当轮毂骨架油封装入轮毂油封座和油封内座圈外轴径上之后，油封刃口的压力和锁紧螺旋弹簧的收缩力对内座圈外轴产生一定的径向紧力，经过一段时间运行后，该压力会迅速减小乃至消失，为此加上锁紧弹簧后可以随时补偿油封自紧力。
    2、骨架油封密封原理：

    在轮毂骨架油封与油封内座圈外轴之间存在着油封刃口控制的油膜，此油膜具有流体润滑特性。在液体表面张力的作用下，油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面，防止了工作介质的泄漏，从而实现旋转轴的密封。轮毂骨架油封的密封能力，取决于轮毂骨架密封面油膜的厚度。厚度过大，轮毂骨架油封泄漏；厚度过小，可能发生干摩擦，引起轮毂骨架油封和油封内座圈外轴磨损；轮毂骨架密封唇与油封内座圈外轴之间没有油膜，则易引起发热、磨损。
( X3 O3 ?; X* H# W' b    3、汽车车桥轮毂骨架油封的安装：
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( a2 O1 t3 w% X) p     轮毂骨架油封安装时，必须在骨架油封密封圈上涂些油，同时保证骨架油封与油封内座圈外轴心线垂直，若不垂直，轮毂骨架油封的密封唇会把润滑油从油封内座圈外轴上排干，也会导致密封唇的过度磨损。在运转中，轮毂骨架壳体内的润滑剂会微微渗出一点，以达到在轮毂骨架密封面处形成油膜的状态最为理想。科学、专业、有效的安装方式可以提高骨架油封耐磨、耐温性，保证让汽车车桥长期工作在180℃状态而不出现润滑脂泄露。     
- H1 V4 g& p) ?+ C3 d' w) V    轮毂骨架密封既是汽车密封系统中非常重要的环节，但又容易被忽略，也是长期困扰我公司润滑脂的泄露问题。润滑系统的泄露造成巨大的经济损失，引起客户的不满、造成制动环境恶化等系列问题。对轮毂骨架油封密封进行正确安装和使用是降低成本、保护汽车密封系统环境的一项十分重要的工作。
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   前一段时间，市场上反映我公司前桥轮毂油封存在漏油、夹边、断裂及其它质量隐患，影响着车桥正常运营，对我公司产品在客户的声誉也造成一定的影响。针对这类情况，我们对油封漏油问题进行了全面深入调查、实地解剖分析、利用显微镜观察等科学手段研究，最终发现在油封的装配过程中，由于装配方式各工装设计中存在不科学和对装配工艺编排不合理，引起油封轴心线与轮毂轴心线偏差较大是主要问题，而且这种不同心度在油封装配完成后很难检查、发现。
5 s9 Q% V9 ^' a+ L- |: a+ G    对此我们对公司现有前桥轮毂油封的装配工艺进行改进，改进了装配工艺和操作方法，设计了新的装配夹具，提高前桥轮毂油封的装配质量，经过半年多的考察，由于安装工艺的原因而产生的油封漏油的现象基本没有再次发生，前桥轮毂油封的装配质量也得到很大的提高。
    在对轮毂油封装配工艺改过过程中，我们利用查找的有关资料，对轮毂骨架油封压入力进行理论计算，制订了新的轮毂骨架油封装配方案，改进了压装的设计与结构，保障了轮毂骨架油封装配质量。
    二汽车车桥前轮毂骨架油封装配工艺要求和装配工序图
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    1、汽车车桥轮毂骨架油封技术要求
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2 ?7 x* _7 d5 o2 X; Z    汽车车桥轮毂骨架油封安装与配合的要求：油封内座圈轴的表面硬度应为HRC≥35～55，硬度深度不小于0.33mm；油封内座圈轴和骨架油封密封圈座孔应加工有15°～30°的装配倒角；骨架油封密油封唇部接触部分表面不应有机加工螺纹痕迹；为防止油封在通过在安装时不损坏密封唇口，而应采用专用工具进行安装。
   2、轮毂骨架油封安装工艺
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# X( x5 T# C/ ?& J" J) v- d  以我公司EQl53型汽车车桥轮毂骨架油封装配工位要求如下图：
% a( O, T' ]7 v& z7 g2 [. L  将前轮毂油封，压装到前轮毂的油封位左侧Φ150mm孔内。
  轮毂骨架油封密封的技术要求为：前轮毂被压入油封后，油封对轮毂轴线的倾角在±50’公差内，油封不得发生变形、扭曲、撕裂等装配缺陷。
  其中：轮毂油封骨架材料为：08钢；油封橡胶为丁晴橡胶；前车桥轮毂的材料为：QT500。
: c1 `7 v$ E+ K  3、轮毂骨架油封安装工序
    前轮毂在夹具上的定位是以Φ170mm外圆柱面和轮辋止口为基准，放住两块窄V型块上，确定前轮毂的水平中心线，左右定位由两窄V型块的侧面实现。


    三 汽车车桥前轮毂骨架油封装配工艺分析与工艺改进
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. h4 k& A; L. k7 K& j    1、轮毂骨架油封原有的压装工艺结构分析

    轮毂骨架油封压装动力机构与压头结构设计是轮毂骨架油封装配的关键环节，其结构是否合理决定了油封的装配精度。
" F0 }+ \) L. z    第一从设计理论要求的压装油封的压头在水平方向作直线运动，为保持轮毂骨架油封能垂直地压入轮毂油封孔(Φ150 nun)中，其水平移动中心与轮毂油封孔中心就应在同一水半线重合，同轴度要求≤0.20mm，而在实际装配中很难保证。  
- S0 [1 N( ^% p* ^. ]. E" i( e　　第二轮毂骨架油封压装动力汽缸的活塞杆水平移动不会绝对水平，并且工作一段时间后，活塞磨损造成的偏差会越来越大，从而油封在孔巾倾斜会逐渐加大。
, Q8 U% o) N- W    第三汽缸的活塞运动是瞬间冲出运动，其动力的稳定性差，这也为轮毂骨架油封垂直地压入轮毂油封孔精确的定位带来了难度。
    第四压装轮毂骨架油封进入轮毂油封孔位时，因其在自由状态下的轮毂骨架油封外径比轴油封孔位大，即具有一定的“过盈量”。
    第五 轮毂骨架油封是以油封橡胶唇口内径贴靠在压头上，因为唇口为橡胶密封件具有很强的可塑性与充分的弹性变型，依靠弹性变形的定位是无法保证油封在压头上作刚性夹紧的精确定位。在轮毂骨架油封压入轮毂油封孔位过程中，由于油封外径与轮毂油封孔位是过盈配合，在摩擦力的作用下，油封会发生倾斜，从而形成装配误差，使油封轴心线与轮毂轴心线存在较大偏差；从而影响油封的正常使用性能。
根掘以上原因分析，我们针对性的作了几项措施的改进与改造。

  q$ P( r. f- @: A) J; R# K: M    2、工艺改进后的轮毂骨架油封压头结构

7 b, Q& [8 g+ v/ ~; U. ?! c    为解决以上几个方面的问题，根据轮毂骨架油封结构原理、骨架油封压入的上作特殊性和实际工况，我们对轮毂骨架油封压装机构进行了改进，改进方案如图3所示。
    1)针对上述第一、二、三条的原因，我们从动力源结构设计出发，采用了运动平稳的液压传动动力，以油缸为执行机构取代了原气缸为动力执行机构；同时采用垂直压入取代原水平压入的方式，改进后工艺如下：
# f7 b8 m7 U6 z0 x4 _    ①专用夹具与定位方式的改进
' P# ]. F! F; h& o0 l3 r  ~    前轮毂以上图所示放在专用夹具上，夹具的定位是以Φ120mm轴承位内径孔和轮辋止口端面为基准，利用专用定位块与机构加工精度来保证垂移动中心与轮毂油封孔中心就应在同一垂线上，即机构运动中心与夹具的定位中心重合，来满足轮毂油封同轴度要求≤o.20mm的要求，简化了原定位方式。

  ②油封轴向压入力的计算与油缸的选型
5 b0 Q& l3 l) P8 g  Q' J* p$ q' f( k3 h  压配的质量，当压入力过大时，会造成压头和油封损坏；当压入力过小时，油封容易倾斜无法压人到要求位置。根据查找到的油封压入力的计算经验公式，按《机械设计手册》合理选择表面摩擦系数(f)、前轮毂的弹性模数(E1)、前轮毂的泊桑系数(μ)、油封的弹性模数(E2)、油封的泊桑系数(μ)等，我们结合所装油封的图纸与技术要求，计算出改进后的油封油缸与压力，并作了验证，情况与没改进前的压装方式有显著提高。
  计算轴向压入力的计算公式如下：
$ `6 z8 c0 h/ D. y式中P    压入时最大轴向压力(kg)
# U9 T; q2 [8 c: e, \0 B    ——压入时表面摩擦系数
; }( s  _- B  T: a——配合表面的公称直径(mm)
——配合表面的长度(mm)
; x9 q% T. J' K& ]$ a; H    P——过盈配合时，接触表面的压应力(kg／m)
3 n+ [  c" b. a9 x5 F5 \: V0 y  而  

式中  配合表面的计算过盈量(m)
  ——配合表面的实际过盈量，由选定的配合来决定()
    一一油封表面的不平度平均高度()
+ W* F/ z2 I: i) Q& A    ——轮毂油封孔表面的粗糙度平均高度()
       D——油封孔处的外圆直径(mm)
——油封的内孔直径(mm)
——前轮毂的弹性模数
——油封的弹性模数
4 j- P. c4 x3 @+ m& g——前轮毂的泊桑系数
0 ~: Z. T' `8 }% T% A+ [  F0 {$ i! X——油封的泊桑系数
　　根据压装零件具体的参数值，选择相应计算系数，得出所需轴向压入力约为P=1800Kg，再乘以一个修正系数，最终优选称直径50的油缸作为驱动动力源，压装导引压头作为执行机构。
2)针对上述第四、五条的原因，我们从夹持定位结构方式设计出发，采取定位导向、柔性浮动接头、带缓冲弹簧等措施来改进原夹持方式，改进后工艺如下：
  ①在堰装压头定位的选取与改进
* \0 t3 W/ u5 K) [' G* a　　在压装压头的外圈加了—个行程定位块，行程定位块起夹持定位骨架油封及控制压装压头的压入行程的作用。
. X2 O7 }: Z& f/ e  A, X②柔性浮动机构作执行夹具
! R7 h8 R! k4 A/ t' [　　本工艺采用压装压头与油缸活塞杆的连接采用柔性浮动接头，使压装压头相对活塞杆具有柔性，当压装压头卡住骨架油封外圆时，骨架油封进入轮毂的型腔不会发生卡滞、扭转，消除了原工艺的刚性冲出缺陷。同时采用本工艺水平后即使压装压头中心与油封中心有一定偏差时，压头能自动找正，因此大大降低骨架油封进入轮毂的型腔对安装工艺定位的要求。
3 p2 N& k: ?) ]2 d$ a, b③厂土装压头和带缓冲弹簧自动找正的定位方式
　　压装压头压入时以前轮毂大轴承位( 170mm)圆柱面作定位导向，而且装入压头时，以油封外圆定位(如图3所示)。压装压头与行程定位块的运动通过两者之间的弹簧来完成，当行程定位块找准前轮毂大轴承位外圆端面定位后，压头克服弹簧的压力把油封压入轮毂内。
% }( L: [! v5 |( F  四　结束语
　　油封密封既是汽车密封系统中非常重要的环节，但又容易被忽略的环节，也是长期困扰我国汽车行业跑、冒、露、滴问题。本文试图从介绍我国引进的新型轮毂骨架油封(EQl53)的结构原理与改进后装配工艺方法，来阐述在引进、消化、吸收外先进产品同时，为油封密封制造行业和其它兄弟车桥行业在生产装配中涉及到密封润滑系统时，应全面考虑油封密封设计、压装压头设计、压入件与被压入件之间技术工艺要求，寻找最佳设计方案，以免因泄露造成巨大的经济损失，在用户中产生不良后果。

淡泊明志

你好楼主,
很高兴您能为胶网共享这么多资料,但是希望您在发帖之前能够看看你的帖子该发在什么版块?

cycong

楼主，要是有图就更好了！

myghhxx8

LZ发很多这方面的资料啊，谢谢了