车轴的那些零件很容易损坏。
汽车轮毂外框油封,俗称铁壳油封。由于同轴度精确,密封性能好,在汽车工业中作为一种要求高转速、精密配合、高同轴度、恶劣工况和长期高温的紧配合密封系统得到了广泛应用,正在逐步取代国内原有的内置骨架唇形密封结构。
1,骨架油封结构:骨架油封——一般由油封体、加强骨架、锁紧螺旋弹簧三部分组成。根据部位不同,密封体分为底部、腰部、刃口、内外密封唇等。在自由状态下,骨架油封的内径小于轴径,即有一定的“过盈量”(见GB 9877.2-88)。锁紧螺旋弹簧的作用是轮毂骨架油封安装在轮毂油封座的外轴径和油封内圈上后,油封刃口的压力和锁紧螺旋弹簧的收缩力对内圈的外轴产生一定的径向拧紧力,运行一段时间后,压力会迅速降低甚至消失,所以加了锁紧弹簧后,油封的自紧力可以随时得到补偿。
2.骨架油封的密封原理:轮毂骨架油封与油封内圈外轴之间有一层受油封刃口控制的油膜,这层油膜具有流体润滑特性。在液体表面张力的作用下,油膜的刚度正好使油膜与空气的接触端形成一个月牙面,阻止了工作介质的泄漏,从而实现旋转轴的密封。轮毂架油封的密封能力取决于轮毂架密封面上的油膜厚度。厚度过大,轮毂架油封漏油;如果厚度过小,可能发生干摩擦,造成轮毂架油封和油封内圈外轴磨损;轮毂架密封唇与油封内座圈外轴之间没有油膜,容易造成发热和磨损。
3.汽车车桥轮毂骨架油封的安装:安装轮毂骨架油封时,需要在骨架油封环上涂一些油,同时要保证骨架油封与油封内圈的外轴线垂直。如果不垂直,轮毂骨架油封的密封唇会将油封内圈外轴的润滑油排出,也会导致密封唇过度磨损。在运转过程中,轮毂架壳体内的润滑油会有少量漏出,从而达到在轮毂架密封面形成油膜的理想状态。科学、专业、有效的安装方法,可以提高骨架油封的耐磨性和耐温性,保证汽车车桥长期工作在180℃不漏脂。
轮毂骨架密封是汽车密封系统中非常重要的一个环节,但又容易被忽视,也是长期困扰我公司的润滑脂泄漏问题。润滑系统的泄漏造成了巨大的经济损失,引起了客户的不满,并造成了制动环境恶化等一系列问题。轮毂架油封的正确安装和使用是汽车密封系统降低成本和保护环境的一项非常重要的工作。
前段时间市场反映我公司前桥轮毂油封存在漏油、卡边、断裂等质量隐患,影响了车桥的正常运行,也对我公司产品在客户中的口碑造成了一定的影响。针对这种情况,我们进行了全面深入的调查、现场解剖分析、显微镜观察等科学手段对油封的漏油问题进行了研究。最后,我们发现在油封的装配过程中,主要问题是由于不科学的装配方法和不合理的装配工艺设计导致油封的轴线与轮毂的轴线之间存在较大的偏差,并且这种偏心在油封装配完成后很难检查和发现。
对此,我们改进了现有前桥轮毂油封的装配工艺,改进了装配工艺和操作方法,设计了新的装配夹具,提高了前桥轮毂油封的装配质量。经过半年多的排查,安装过程中造成的漏油现象基本没有再发生,前桥轮毂油封的装配质量有了很大的提高。
在修改轮毂油封装配工艺的过程中,我们利用查找到的相关资料,从理论上计算了轮毂骨架油封的压入力,制定了新的轮毂骨架油封装配方案,改进了压装设计和结构,保证了轮毂骨架油封的装配质量。
二、汽车车桥前轮毂架油封装配工艺要求及装配工艺图
1.汽车轴毂架油封技术要求
汽车轴毂骨架油封安装配合要求:油封内座圈轴表面硬度应HRC ≥ 35 ~ 55,硬度深度不小于0.33mm;内油封座圈轴和骨架油封环座孔加工15 ~ 30的装配倒角;骨架油封唇口接触部位表面不应有机加工螺纹痕迹;为了防止油封在安装过程中损坏密封唇,应使用专用工具进行安装。
2.轮毂骨架油封安装工艺
根据我公司EQl53汽车轴毂架油封装配站的要求,如下图所示:
将前轮毂油封压入前轮毂油封位置左侧φ150mm的孔中(图1)。
轮毂骨架油封的技术要求是:前轮毂压入油封后,油封与轮毂轴线的倾角在50 '公差内,油封不得有变形、扭曲、撕裂等装配缺陷。
其中,轮毂油封骨架的材质为:08钢;油封橡胶是丁青橡胶;前桥轮毂的材料为QT500。
3、轮毂骨架油封安装工艺
前轮毂在夹具上的定位是以φ170mm外圆柱面和轮辋挡块为基准,通过放在两个窄V型块上来确定前轮毂的水平中心线。左右定位由两个窄V形块的侧面实现。
汽车车桥前轮毂架油封装配工艺分析及改进
1,轮毂架油封原压装工艺结构分析
轮毂架油封压装的动力机构和压头结构设计是轮毂架油封装配的关键环节,其结构合理与否决定了油封的装配精度。
首先,根据设计理论,压配合油封的压头在水平方向上直线运动。为保持轮毂架油封垂直压入轮毂油封孔(φ150mm),其水平运动中心与轮毂油封孔中心应重合在同一半线上,同轴度要求≤0.20mm,实际装配中难以保证。
第二轮毂架油封压装动力缸活塞杆的水平运动不会是绝对水平的,工作一段时间后,活塞磨损造成的偏差会越来越大,使孔巾内油封的倾斜度逐渐增大。
第三缸的活塞运动是瞬间冲出,动态稳定性差,也给轮毂架油封垂直压入轮毂油封孔的精确定位带来困难。
第四个压装的轮毂架油封进入轮毂油封孔时,由于自由状态下轮毂架油封的外径大于轴油封孔的外径,存在一定的“干涉”。
第五个轮毂架的油封用油封橡胶唇的内径固定在压头上。由于唇口是可塑性强、弹性变形足够大的橡胶密封,靠弹性变形定位无法保证刚性夹紧在压头上的油封的准确定位。轮毂骨架油封压入轮毂油封孔的过程中,由于油封外径与轮毂油封孔位置的过盈配合,油封在摩擦力的作用下会发生倾斜,从而形成装配误差,使油封轴线与轮毂轴线产生较大偏差;从而影响油封的正常性能。
基于对以上原因的分析,我们提出了几点改进和改造的措施。
2.工艺改进后的轮毂骨架油封压头结构。
为了解决上述问题,根据轮毂骨架油封的结构原理、骨架油封压紧操作的特殊性和实际工况,我们对轮毂骨架油封的安装机构进行了改进,改进方案如图3所示。
1)基于上面第一、第二、第三项提到的原因,从动力源的结构设计出发,我们采用了运动平稳的液压传动动力,以油缸作为执行机构代替了原来的油缸作为动力执行机构;同时采用垂直压入代替原来的水平压入,改进后的工艺如下:
①专用夹具和定位方式的改进
如上图所示,前轮轮毂放置在专用夹具上。夹具以φ 1.20 mm轴承内径孔和轮辋止动端面为基准定位。利用专用定位块和机构的加工精度,保证垂直运动中心与轮毂油封孔中心应在同一垂直线上,即机构的运动中心与夹具的定位中心重合,以满足轮毂油封同轴度≤ 0.20 mm的要求,简化了原有的定位方法。
②油封轴向压紧力的计算和油缸的选择。
压装质量,当压装力过大时,会造成压头和油封损坏;压紧力过小,油封容易倾斜,不能把人压到需要的位置。根据计算油封压入力的经验公式,根据机械设计手册合理选择表面摩擦系数(f)、前轮毂弹性模量(E1)、前轮毂泊松系数(μ)、油封弹性模量(E2)和油封泊松系数(μ),结合已安装油封的图纸和技术要求计算改进后的油封油缸。
轴向压入力的计算公式如下:
式中P被压入时的最大轴向压力(kg)
——压制过程中的表面摩擦系数。
——配合面的公称直径(毫米)
——配合面长度(毫米)
P——过盈配合时接触面的压应力(kg/m)
但是
其中,配合面的计算过盈量(m)
-配合面的实际干涉由选定的配合决定()
油封表面粗糙度的平均高度()
——轮毂油封孔表面的平均粗糙高度()
D——油封孔处的外圆直径(mm)
——油封内孔直径(毫米)
——前轮毂的弹性模量
——油封的弹性模量
——前轮轮毂的泊松系数
——油封的泊松系数
根据压装零件的具体参数值,选取相应的计算系数,所需轴向压紧力约为P=1800Kg,乘以一个修正系数。最后选择直径为50的油缸作为驱动动力源,压装导向滑枕作为执行机构。
2)鉴于上述第四、五项原因,从夹紧定位结构设计入手,采用定位导向、柔性浮动关节、缓冲弹簧等措施对原夹紧方式进行改进,改进过程如下:
①堰装载头位置的选择和改进
压装头外圈增加了行程定位块,起到夹紧定位骨架油封和控制压装头压装行程的作用。
(2)采用柔性浮动机构作为执行机构。
在此过程中,压装压头通过柔性浮动接头与油缸的活塞杆连接,使压装压头相对于活塞杆具有柔性。当压装压头挡住骨架油封的外圆时,骨架油封在进入轮毂的内腔时不会被卡住或扭曲,消除了原工艺的刚性冲压缺陷。同时,采用这种工艺水平后,即使压装压头中心与油封中心有一定偏差,压头也能自动找正,大大降低了骨架油封进入轮毂内腔时安装过程对定位的要求。
(3)工厂装土头和带缓冲弹簧的自动找正定位方式。
前轮毂大轴承位(170mm)圆柱面用于压装压头压入时定位导向,油封外圆用于压头安装时定位(如图3)。压装压头和行程定位块的运动由它们之间的弹簧完成。当行程定位块位于前轮毂大轴承位的外圆柱端面时,压头克服弹簧的压力将油封压入轮毂。
油封是汽车密封系统中非常重要的一个环节,也是容易被忽视的一个环节,也是长期困扰我国汽车行业的一个问题。本文试图介绍从中国引进的新型轮毂骨架油封(EQl53)的结构原理和改进的装配工艺,说明油封制造业和其他兄弟车桥行业在引进、消化、吸收国外先进产品时,应充分考虑油封设计、压装头设计、压入件与压入件之间的工艺流程要求,寻找最佳设计方案,避免因泄漏造成巨大的经济损失。