某轻卡盘式制动器轴承油封渗油问题研究

杨远渊，唐庆伟，郭志强，郭磊，吴耀斌

（奇瑞汽车河南有限公司，河南 开封 475000）

某轻卡盘式制动器轴承油封渗油问题研究

杨远渊，唐庆伟，郭志强，郭磊，吴耀斌

（奇瑞汽车河南有限公司，河南 开封 475000）

文章通过对某轻型卡车盘式制动器轴承油封渗油问题进行分析，解决了该机的油封渗油故障,并从零件加工和装配工艺、检测方法、使用维护等方面提出一些改进措施和建议，有效的改善了油封渗油问题，提高了制动器的性能和使用寿命。

盘式制动器；轴承油封；制动性能

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

制动器是汽车制动系统的主要组成部分，是汽车行驶安全性的重要部件之一。作为一种新型的制动部件，盘式制动器与传统的鼓式制动器比较，具有构造简单、制动性能稳定等优势，并能较好地解决制动过程中粉尘污染、制动噪音污染、维修频繁等鼓式制动器无法解决的问题[1]。欧、美、日等发达国家已把盘式制动器作为标准件装备在多级别的轿车、客车、中型、重型汽车上。随着我国公路交通条件的改善，以及国家安全法规的强制实施，盘式制动器正越来越广泛地应用于轿车、客车和轻、重型载货车上[2]。

本文通过对某轻型卡车盘式制动器油封渗油现象进行分析，找到了影响油封密封性能的关键因素，并从制动器加工和装配工艺、检测方法、使用维护等方面提出了改进措施和建议。解决了制动器油封渗油问题，提高了制动器的性能、延长了使用寿命、降低使用过程中对环境的污染。

1、盘式制动器的结构

盘式制动器主要由轮毂盖、圆锥滚子外轴承、圆锥滚子内轴承、油封、转向节、制动盘等部件组成。图1为某轻型卡车所用液压盘式制动器的结构图。从图1中可以看出，油封安装于转向节与圆锥滚子内轴承之间，其密封机理为当油封装在轴上之后，油封唇缘抱在轴颈上，当轴旋转时，在唇缘和轴颈之问会形成弯月形的密封油膜，从而达到密封的目的。

2、油封渗油的故障分析与结论

2.1 故障现象

某轻卡在3万公里综合路试中，行驶到23791km时，检测到前桥盘式制动器内侧转向节处油封渗油现象。实际检查结果表明：制动器相关零部件无松脱、晃动车轮无轴向间隙感，轴承也未出现异常现象。路试完成后，拆检制动器发现转向节处、齿圈处的轴承密封圈均存有油渍现象。检查拆卸出的圆锥滚子内轴承表面油膜完整，润滑正常，油封唇口无可见失效，转向节表面无明显损伤。

2.2 故障原因分析

2.2.1 轴承油封的密封机理

轴承油封的内径小于轴颈，当油封装在轴上之后，油封唇缘抱在轴颈上，当轴旋转时，在唇缘和轴颈之间会形成弯月形的密封油膜，从而达到密封的目的。如果轴颈表面过于粗糙，可能在其穿过极薄的油膜表面时造成与密封唇口的干接触，而产生很大的磨损；若表面过于光滑则妨碍油膜在轴上湿润和保存[3]。如果转向节与油封配合回转面的圆柱度和同轴度超出设计值，则会造成其轴线倾斜，使油封的磨损不均匀，油封安装部位失圆，最终导致油封处渗油脂。因此，设计时对转向节油封配合回转面要求直径尺寸的误差在0～0.3mm之间，回转面圆柱度误差在0～0.015mm之间，否则就会发生泄露。轴颈表面有任何划痕都会刮伤油封，从而发生泄漏。

2.2.2 故障分析过程与方法

1）通过检测内外轴承状态，内外轴承内圈状态良好，保持架正常无任何损坏、变形；滚子表面无压痕、剥落、点蚀、撕裂等失效现象。内外轴承外圈状态良好，滚道表面无压痕、剥落、点蚀、撕裂等失效现象。因此，说明轴承对油封失效无影响。

2）通过测量转向节油封配合回转面的尺寸符合设计值，因此从数据上看，此处尺寸对此次渗油现象无影响。

3）通过测量转向节油封配合回转面圆柱度为0.008mm，符合设计要求。同轴度为0.9mm，与设计要求相差较大，测量结果如图2所示。通过对转向节油封配合回转面同轴度超差进行分析，发现出现该问题的原因是转向节轴承安装回转面磨损较大，导致其轴线倾斜。

4）对轮毂上油封安装段进行三坐标检测，如图3所示。由检测数据，做出轮毂上油封安装段的周向轮廓分布，如图4所示，可以看出，其在标识位置的半径尺寸较小，其反映了轮毂在此周向位置相对其他部分凸起。

2.2.3 故障分析结论

通过3.2.3节对影响油封失效的关键零部件进行分析，结论如下：

1）轴承密封圈唇口磨损不均匀

2）转向节油封配合回转面直径超差，最大为70.034mm，最小为70.03mm（要求最大直径为70.03mm）；转向节油封配合回转面同轴度超差（0.9mm，要求为0.015mm）

3）轮毂上轴承密封圈安装回转面失圆（真圆度0.421mm，要求跳动不大于0.06mm）

分析结论表明：轴承密封圈的不均匀磨损是直接导致油脂泄漏的原因。关于转向节上油封配合回转面超差（70.034mm）问题。由于其实偏上差，且超差范围很小，因此认为其对本故障无贡献。之所以轴承密封圈唇口会不均匀，主要是因为轮毂轴承密封圈安装回转面失圆而导致的，其他故障点只会导致密封圈唇口过快磨损，不能导致其失圆。

综上所述：造成轴承密封圈渗油故障主要原因是轮毂上的轴承密封圈安装部位失圆，使轴承密封圈的磨损不均匀，最终导致轴承密封圈处渗油脂。

3、制动器油封失效的改进措施

以上对制动器油封失效原因的分析表明，轮毂轴承密封圈安装部位失圆是导致油脂泄露的根本原因。为了从根本上解决此问题，使制动器油封达到最佳的密封效果，只有提高零部件的精度。在此，本文从零部件加工、检测等方面提出了一些措施和建议。

3.1 提高表面质量

由于转向节主轴是在机床上加工成型的，因此除改进加工工艺外，提高机床的加工精度也是提高表面质量的重要措施。

首先，通过将机床的主轴轴承由哈尔滨轴承更换为精度更高的NSK轴承，提高主轴精度，从而达到加工要求，保证同轴度和圆柱度。

其次，改进机床的定位工装。由于原机床定位工装中心定位为圆柱状定位轴，因定位轴有间隙，装夹时易造成偏心，因此严重影响转向节表面的同轴度。通过将其改为涨套加紧定位，可以弥补定位间隙，提高定位精度。

3.2 提高检测精度

原检具采用的是带表内径千分尺，在测量中由于手法的不同，表杆极易偏斜，易造成测量误差；现在采用三爪内径千分尺，三爪定位较两点定位稳定，测量值更精确。

4、结论

密封问题不但关系到制动器的使用性能和使用寿命，还关系到环保问题，一直以来成为各大制动器企业和主机厂共同关注的技术难题。本文通过对故障制动器进行拆解，对影响油封渗油问题的圆锥滚子内轴承、圆锥滚子外轴承、转向节、轮毂、轴承密封圈以及转向节与油封回转面之间的配合尺寸等关键因素进行了逐一分析。最终确定了制动器油封渗油故障的真正原因，并通过有效的改进措施来提高零部件的精度，从根本上消除了油封渗油故障，提高了整机性能和客户的满意度。

[1] 余志生.汽车理论[M]. 北京:机械工业出版社,2003.

[2] 葛振亮,吴永根,袁春静. 汽车盘式制动器的研究进展田[J].公路与汽运,2006,1.

[3] 阿费鲁辛科. 橡胶密封[M]. 北京:机械工业出版社,1983.

加湿量：指在标准工况下，喷到空调机箱内的水雾在单位时间内（通常指每小时）被空气吸收的那部分水量（又称为有效加湿量）。

喷雾量：是指加湿器在正常工作状态下，单位时间内（通常指每小时）所有喷头喷出的水雾总和。

加湿系统所需确定喷嘴数量可按照以下公式计算：

N：需确定喷嘴数量（如有小数应近似为整数）

Q：最大加湿量L/h

LD：单个喷嘴的最大加湿量（目前国内主流单个喷嘴的最大加湿量为7kg/h）

fR：安全系数，一般取系数为0.8

注：上述喷嘴最大加湿量是理想状况时的理论值。实际使用时会有所衰减，衰减的多少与空气的温度、湿度、喷嘴的布置方式等有关。

加湿系统对水的消耗量决定于喷嘴的总数量，可以根据以下公式计算：

QW：加湿系统对水的总需求量L/h

N：喷嘴数量

QWD：单个喷嘴最大的耗水量L/h

由以上公式（一般汽车涂装空调系统的加湿效率为35%-40%）得到NO.9、NO.12空调系统喷雾量=3832.6/0.4 =9581.5（kg/h）；所需喷嘴数量为N=3832.6/7×0.8=685个；供水量QW=7×685=4795L/h。同理可得出NO.10、NO.13空调系统的喷雾量=2522.5/0.4=6306.3（kg/h）；所需喷嘴数量为N=2522.5/7×0.8=451个；供水量QW=7×451=3157L/h。

4、结束语

雾化喷淋作为一种应用广泛的绿色技术，给汽车涂装车间的能源消耗与人员的工作环境净化难题都带来新的解决方案，并给产品质量提高和成本降低带来了新的机遇。

本文通过对公司某轿车涂装空调系统喷淋段的设计及相关参数的计算及设定，包括喷淋段的加湿量、喷雾量以及喷嘴数量的计算等，对喷淋段的相关参数给出一个相对完整的分析计算及阐述。

目前该空调系统已经经过了多年的正常运行，基本可满足生产温湿度需求及员工操作环境，为车身的良好表面附着质量提供了有效保证。

参考文献

[1] 张平,魏云娟.汽车涂装线空调机组喷淋段的设计探讨[J].暖通空调.2009.10.

[2] 徐昭炜,李强,王智超,杨强.我国空调设备用加湿器型式统计及比较[J].建设科技.2015.15.

[3] 梁坤峰,任岘乐,王振,王全海.全新风对恒温恒湿空调能源供应的影响分析[J].发电与空调.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

杨远渊（1986-），男，河南禹州人，硕士，制动系统工程师，就职于奇瑞汽车河南有限公司。