汽车转向驱动桥机械密封组成及泄漏点分析

摘 要：汽车转向驱动桥的密封对保障传动效率具有重要的意义。本文在概述机械密封组成的基础上，分析了汽车转向驱动桥机械密封的泄漏点的特性，为机械密封的结构设计奠定基础。

关键词：转向驱动桥；机械密封；组成；泄漏点

汽车车桥（又称车轴）通过悬架与承载式车身相连接，其两端安装车轮。车桥的作用是承受汽车的载荷，维持汽车在道路上的正常行驶。转向驱动桥具有转向和驱动两种功能。其结构组成既具有一般驱动桥所具有的主减速器、差速器及半轴；也具有一般转向桥所具有的转向节壳体、主销和轮毂等。转向驱动桥的密封对保障传动效率具有重要的意义。

随着科学技术水平逐渐进步，对机械密封的要求也越来越严格，高温化、高速化和高压化是机械密封今后发展的重要指标，而主要问题就是液压的破损失效和变形问题。密封的变形会对密封的磨损、分布的压力、泄漏的介质等产生影响，同时也会影响接触的稳定性、油液流体承载能力和密封端面的载荷等发生改变，所以接触面的压力、变形以及最大应力等情况均可通过运算来获得，对密封的不利影响可通过采取相应的方法去降低，以使密封的密封性能保持稳定。

本文在前人研究的基础上，研究了汽车转向驱动桥机械密封组成及泄漏点分析，对进一步的机械密封的结构设计提供了一定的理论铺垫。

1 机械密封组成概述

汽车转向驱动桥机械密封是工程机械领域中用到最多的转动轴密封，是一种轴向断面密封，又称作为端面密封，是工程机械设备中非常关键的组成部分。机械密封是在补偿机构的磁力（或弹力）和流体压力的作用下，根据垂直于轴作相对滑动的端面并配合辅助密封从而达到阻止泄漏的机械装置，又称作端面密封或轴向端面密封。机械密封通常由以下几部分组成：

1.1 端面密封副

端面密封副主要由静环和动环组成。端面密封副主要阻止介质的泄漏，并使密封接触面结合紧密。耐磨性是密封副重要的指标，并且轴向方向动环能够滑移灵活，密封面的摩擦损耗可以自动补偿；具有浮动特征的静环具有缓冲的效果。因此，需要密封面有良好的加工精度。

1.2 弹性元件

弹性元件包括隔膜、弹簧及波纹管等零件。主要功用為紧固、调节和补偿，需用弹性去抑制动环和传动件之间的摩擦及辅助元件的惯性，以确保动环和端面密封副之间接触良好，并材料具有抗疲劳和抗腐蚀等特性。

1.3 传动件

传动件包括压环、传动环、转动座和传动销等。传动件的功用是将轴具有的转矩输送到动环上；压环、传动环、传动座和传动销等具备传动功能。

1.4 紧固件

紧固件包括端盖、轴套、装配件、紧固螺钉和弹簧座等。它为动环、静环预紧和定位。为了使密封副的接触位置正确并确保准确的结合，必须保持轴向定位的正确性及弹簧压的缩量。

1.5 辅助密封

辅助密封包含异性圈、U形圈、O形圈及V形圈。其主要功能为密封、浮动、缓冲。动环和动环的辅助元件均要具有密封和浮动的特性。耐寒性、耐热性，相容性是辅助密封材料应有的特点。

2 汽车转向驱动桥机械密封泄漏点分析

机械密封是在补偿机构的流体压力的作用下，根据垂直于轴作相对滑动的端面并配合辅助密封从而达到阻止泄漏的机械装置。机械密封主要包含静环、动环、密封元件和紧固元件等构成。轴的转动带着动环一起旋转，静环和动环的结合面形成密封接触，以阻止介质的泄漏。动环根据封闭空间内介质的压力将其与静环端面接触并紧固，两者接触面形成一层非常薄的液体膜并存在一定的压力比，最终达到密封的效果。机械密封是与机械设备的其它零部件共同配合工作的，机械密封的运行情况和现场状况、本身的特征有直接的联系。

机械密封包含四个泄漏点，在实际的工作过程中各自依靠自己的密封原理来实现密封的。分别为：

（1）泄漏点一——静环和动环的接触面成主形成密封端面，影响机械密封的工作时间和密封特性。摩擦副材料的选择必须合理，并且密封副的材料要具有抗腐蚀和抗磨擦等特性，并正确选取其特征及参数形式。

（2）泄漏点二——静环和轴套之间，与动环和密封压盖之间的泄漏点类似，该钟泄漏在往复式密封上比较常见。

（3）泄漏点三——压环和补偿环之间，该泄漏点的动态性和密封性受补偿环的影响，是辅助密封面上的情况，有利于疏散物料、清除结垢、防止生锈，以提高动环的动态特性。该泄漏通常发生在往复式密封结构中。

（4）泄漏点四——压盖和密封壳体之间，接触位置为静密封，相应的材料可由所使用的密封介质来决定。

根据之上几方面要素的考虑，压缩率的大小与接触压力的大小是呈正比关系的，并密封圈更为有利，但当压缩比过大时会增大密封的摩擦，造成永密封失效。而过小的压缩率，由于机械密封的轴心和密封槽的误差相差较大，导致部分压缩所造成的泄漏，最终引起密封不能正常工作。所以，当在对压缩率计算前，要把涉及到的要素都要考虑进去。工程应用中，动密封和靜密封的压缩率是不相等的，比较小，但是压缩率的值也不允许大于25%，否则会对密封造成损伤，严重时将会报废，最终影响机械结构的工作运行。

3 结论

汽车转向驱动桥的密封对保障传动效率具有重要的意义。在对机械密封中静环和动环的分析过程中，忽略了静环和动环之间介质热量的传递，这将使运算结果与实际工作状况之间产生一定的差别。因此，如果保证机械密封动环的运行稳定是使得汽车转向驱动桥工作的关键。

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作者简介：王碧华（1977-），女，四川眉山人，本科，工程师，研究方向：车辆设计。