汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械密封組成及泄漏點(diǎn)分析

摘 要：汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的密封對(duì)保障傳動(dòng)效率具有重要的意義。本文在概述機(jī)械密封組成的基礎(chǔ)上，分析了汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械密封的泄漏點(diǎn)的特性，為機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋；機(jī)械密封；組成；泄漏點(diǎn)

汽車車橋（又稱車軸）通過(guò)懸架與承載式車身相連接，其兩端安裝車輪。車橋的作用是承受汽車的載荷，維持汽車在道路上的正常行駛。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋具有轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)兩種功能。其結(jié)構(gòu)組成既具有一般驅(qū)動(dòng)橋所具有的主減速器、差速器及半軸；也具有一般轉(zhuǎn)向橋所具有的轉(zhuǎn)向節(jié)殼體、主銷和輪轂等。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的密封對(duì)保障傳動(dòng)效率具有重要的意義。

隨著科學(xué)技術(shù)水平逐漸進(jìn)步，對(duì)機(jī)械密封的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，高溫化、高速化和高壓化是機(jī)械密封今后發(fā)展的重要指標(biāo)，而主要問(wèn)題就是液壓的破損失效和變形問(wèn)題。密封的變形會(huì)對(duì)密封的磨損、分布的壓力、泄漏的介質(zhì)等產(chǎn)生影響，同時(shí)也會(huì)影響接觸的穩(wěn)定性、油液流體承載能力和密封端面的載荷等發(fā)生改變，所以接觸面的壓力、變形以及最大應(yīng)力等情況均可通過(guò)運(yùn)算來(lái)獲得，對(duì)密封的不利影響可通過(guò)采取相應(yīng)的方法去降低，以使密封的密封性能保持穩(wěn)定。

本文在前人研究的基礎(chǔ)上，研究了汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械密封組成及泄漏點(diǎn)分析，對(duì)進(jìn)一步的機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一定的理論鋪墊。

1 機(jī)械密封組成概述

汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械密封是工程機(jī)械領(lǐng)域中用到最多的轉(zhuǎn)動(dòng)軸密封，是一種軸向斷面密封，又稱作為端面密封，是工程機(jī)械設(shè)備中非常關(guān)鍵的組成部分。機(jī)械密封是在補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的磁力（或彈力）和流體壓力的作用下，根據(jù)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面并配合輔助密封從而達(dá)到阻止泄漏的機(jī)械裝置，又稱作端面密封或軸向端面密封。機(jī)械密封通常由以下幾部分組成：

1.1 端面密封副

端面密封副主要由靜環(huán)和動(dòng)環(huán)組成。端面密封副主要阻止介質(zhì)的泄漏，并使密封接觸面結(jié)合緊密。耐磨性是密封副重要的指標(biāo)，并且軸向方向動(dòng)環(huán)能夠滑移靈活，密封面的摩擦損耗可以自動(dòng)補(bǔ)償；具有浮動(dòng)特征的靜環(huán)具有緩沖的效果。因此，需要密封面有良好的加工精度。

1.2 彈性元件

彈性元件包括隔膜、彈簧及波紋管等零件。主要功用為緊固、調(diào)節(jié)和補(bǔ)償，需用彈性去抑制動(dòng)環(huán)和傳動(dòng)件之間的摩擦及輔助元件的慣性，以確保動(dòng)環(huán)和端面密封副之間接觸良好，并材料具有抗疲勞和抗腐蝕等特性。

1.3 傳動(dòng)件

傳動(dòng)件包括壓環(huán)、傳動(dòng)環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)座和傳動(dòng)銷等。傳動(dòng)件的功用是將軸具有的轉(zhuǎn)矩輸送到動(dòng)環(huán)上；壓環(huán)、傳動(dòng)環(huán)、傳動(dòng)座和傳動(dòng)銷等具備傳動(dòng)功能。

1.4 緊固件

緊固件包括端蓋、軸套、裝配件、緊固螺釘和彈簧座等。它為動(dòng)環(huán)、靜環(huán)預(yù)緊和定位。為了使密封副的接觸位置正確并確保準(zhǔn)確的結(jié)合，必須保持軸向定位的正確性及彈簧壓的縮量。

1.5 輔助密封

輔助密封包含異性圈、U形圈、O形圈及V形圈。其主要功能為密封、浮動(dòng)、緩沖。動(dòng)環(huán)和動(dòng)環(huán)的輔助元件均要具有密封和浮動(dòng)的特性。耐寒性、耐熱性，相容性是輔助密封材料應(yīng)有的特點(diǎn)。

2 汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋機(jī)械密封泄漏點(diǎn)分析

機(jī)械密封是在補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的流體壓力的作用下，根據(jù)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面并配合輔助密封從而達(dá)到阻止泄漏的機(jī)械裝置。機(jī)械密封主要包含靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、密封元件和緊固元件等構(gòu)成。軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶著動(dòng)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)，靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的結(jié)合面形成密封接觸，以阻止介質(zhì)的泄漏。動(dòng)環(huán)根據(jù)封閉空間內(nèi)介質(zhì)的壓力將其與靜環(huán)端面接觸并緊固，兩者接觸面形成一層非常薄的液體膜并存在一定的壓力比，最終達(dá)到密封的效果。機(jī)械密封是與機(jī)械設(shè)備的其它零部件共同配合工作的，機(jī)械密封的運(yùn)行情況和現(xiàn)場(chǎng)狀況、本身的特征有直接的聯(lián)系。

機(jī)械密封包含四個(gè)泄漏點(diǎn)，在實(shí)際的工作過(guò)程中各自依靠自己的密封原理來(lái)實(shí)現(xiàn)密封的。分別為：

（1）泄漏點(diǎn)一——靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的接觸面成主形成密封端面，影響機(jī)械密封的工作時(shí)間和密封特性。摩擦副材料的選擇必須合理，并且密封副的材料要具有抗腐蝕和抗磨擦等特性，并正確選取其特征及參數(shù)形式。

（2）泄漏點(diǎn)二——靜環(huán)和軸套之間，與動(dòng)環(huán)和密封壓蓋之間的泄漏點(diǎn)類似，該鐘泄漏在往復(fù)式密封上比較常見(jiàn)。

（3）泄漏點(diǎn)三——壓環(huán)和補(bǔ)償環(huán)之間，該泄漏點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性和密封性受補(bǔ)償環(huán)的影響，是輔助密封面上的情況，有利于疏散物料、清除結(jié)垢、防止生銹，以提高動(dòng)環(huán)的動(dòng)態(tài)特性。該泄漏通常發(fā)生在往復(fù)式密封結(jié)構(gòu)中。

（4）泄漏點(diǎn)四——壓蓋和密封殼體之間，接觸位置為靜密封，相應(yīng)的材料可由所使用的密封介質(zhì)來(lái)決定。

根據(jù)之上幾方面要素的考慮，壓縮率的大小與接觸壓力的大小是呈正比關(guān)系的，并密封圈更為有利，但當(dāng)壓縮比過(guò)大時(shí)會(huì)增大密封的摩擦，造成永密封失效。而過(guò)小的壓縮率，由于機(jī)械密封的軸心和密封槽的誤差相差較大，導(dǎo)致部分壓縮所造成的泄漏，最終引起密封不能正常工作。所以，當(dāng)在對(duì)壓縮率計(jì)算前，要把涉及到的要素都要考慮進(jìn)去。工程應(yīng)用中，動(dòng)密封和靜密封的壓縮率是不相等的，比較小，但是壓縮率的值也不允許大于25%，否則會(huì)對(duì)密封造成損傷，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)報(bào)廢，最終影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的工作運(yùn)行。

3 結(jié)論

汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋的密封對(duì)保障傳動(dòng)效率具有重要的意義。在對(duì)機(jī)械密封中靜環(huán)和動(dòng)環(huán)的分析過(guò)程中，忽略了靜環(huán)和動(dòng)環(huán)之間介質(zhì)熱量的傳遞，這將使運(yùn)算結(jié)果與實(shí)際工作狀況之間產(chǎn)生一定的差別。因此，如果保證機(jī)械密封動(dòng)環(huán)的運(yùn)行穩(wěn)定是使得汽車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋工作的關(guān)鍵。

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作者簡(jiǎn)介：王碧華（1977-），女，四川眉山人，本科，工程師，研究方向：車輛設(shè)計(jì)。