汽车轮毂轴承密封失效分析

汽车轮毂轴承密封失效分析

唐林明

 湖北三环车桥有限公司  湖北省谷城县 441700  

摘要:本文通过全面分析法找出了轴承锈蚀的原因:水分通过密封油封副刃口位进入到轴承内部后引起润滑脂性能退化,进而导致滚道锈蚀、剥落。本文还通过台架试验与整车道路试验验证了整改措施的有效性,这为排查轮毂轴承防渗水问题提供了有益的参考。

由于全国各地城市对环保要求不断加强，要求渣土车、工程车、搅拌车等工程类作业车辆出工地前必须整车过深水池或高压水泵冲洗，车桥在整车过深水池或高压水泵冲洗过程中，水及泥沙进入部件内部，造成零部件早期锈蚀、卡滞造成制动回位不畅，甚至拖磨。

失效模式一：

   水携带泥沙破坏轮毂油封刃口及油封座圈，密封功能降低，泥水进入轮毂型腔，引起轮毂轴承烧蚀。

轴承：渗水后烧蚀

此组合油封为单密封主唇，普通副唇和防尘唇结构。此类结构的油封主要用于公路低速车桥上。此类结构只适应于普通的粉尘和泥水飞溅。不能适应长期的海水或泥水浸泡密封。

      此次现场了解的客户的实际使用情况为：工程车，由于当地的环保要求，必须将车轮在长约30-50米的泥水槽内浸泡，车辆以时速小于5公里的速度，缓慢在泥水槽中浸泡清洗轮毂，如未达要求，还要用高压水冲洗。对于此类工况，轮毂油封应该设计为双油封结构，其中防尘副油封的主唇设计为带弹簧的结构形式，防尘副油封的主唇通过参数调整取消唇头的泵吸效应。

关于泥水深度进入被密封腔体问题：

橡胶密封唇的密封原理：必须明确的是，油封主唇尖与被密封轴（隔圈）之间是有一层油膜，目的是避免橡胶唇与轴（金属）之间的干摩擦，提高橡胶寿命；因为这个油膜的存在，就会有油液的微量流动，长期堆积就会出现泄漏；要解决这个问题，行业内所有的油封设计都是通过油封唇尖的一些动态几何设计和其它一些比如回油线、斜置油封等结构设计，在密封唇尖形成一个微量泵，将流出的油液泵回被密封腔，达到密封的效果。

现在使用的油封的结构形式为单油封增加侧面外伸防尘唇结构。此种结构适应于油封安装位置尺寸较小，客户对成本较敏感的地方。此类结构要求被密封腔体相对封闭，旋转线速度较低，偏心较小的场景被密封腔体如为封闭的腔体，那么外面的泥水通过油封侧面外伸防尘唇和副唇形成的封闭腔和副唇与主唇形成的封闭腔后，就相当于形成了密宫密封，就会在此两个封闭腔形成一定的正压力，阻止外部泥水的进一步进入。 

     油封的装配问题：在失效的油封中都发现了油封端面的异常磨损。（同一油封半边磨损半边没有磨损），这说明油封出现了严重装配倾斜。现场发现约三分之一出现此问题。

现场拆卸发现泥水并没有进入轴承，但轴承已损坏，而油封完好。由于油封没有损坏，所以，将原油封重新装入。现场油封装配使用敲击方式会严重损伤油封，同时，很容易装配倾斜。

新旧油封试验对比

依据GBT 13871.4-2007 《密封元件为弹性体材料的旋转轴唇形密封圈 第4部分：性能试验程序》GB-T 24795.2-2011 《商用车车桥旋转轴唇形密封圈 第2部分：性能试验方法》进行油封的泥水试验。

新油封试验结果：解剖密封唇口光滑,后角面至唇尖在圆周上有轻微磨l员; 唇口未出现硬化、龟裂等外观现象; 3,油封天穹及上端面涂抹的锂基脂因连续转速轻微发黑/粘稠, 油脂在涂抹区域内未见溢出,油封天穹内无泥沙等杂质堆积; 4.隔罔表面有轻微磨痕,未形成凹槽纹路和高温造成的发黑现象。

失效模式一的改进措施A

失效模式一的改进措施B

1、采用普通双刃口油封。

      2、水携带泥沙进入,破坏油封座圈间油膜,油封刃口会携带泥沙加速油封座圈磨损，导致密封功能降低或损失。

改进前                               改进后

1、采用组合式油封：由于盒式油封靠内部自旋转，与油封座圈之间不再有相互位置转动，加上油封内部设计多个刃口，大大提升了油封防水、抗泥沙性，延长使用寿命。

2、增加O形密封圈，防止泥水从油封座圈与转向节贴合面进入。

3、新式组合油封更换重庆工地24台车、深圳52台工地车，共76台车统计1.5万-2万公里轮毂轴承无渗水问题，拱载在在襄阳试验场4台车上做相关试验，试验结束后拆解轮毂轴承内部无渗水。