摘　要：变速器后油封的质量，是直接关系变速器使用寿命的关键之一。通过对变速器后油封的质量攻关，从设计结构、材料、装配、相关零部件的影响以及用户的使用等方面的分析，采取了一系列应对措施，使变速器的质量有了很大提高。
　　关键词：变速器；后油封；结构；材料；质量；零部件；用户；使用
　　骨架油封是油封的典型代表，本文所指的油封，即是双唇内包骨架油封。油封的作用一般就是将润滑液（脂）密封在需要润滑的传动部件中，不至于让润滑油渗漏。
　　油封的密封机理，是油封与轴之间存在着油封唇口控制的油膜，此油膜具有流体润滑特性。在液体表面张力的作用下，油膜的刚度恰好使油膜与空气接触端形成一个新月面，防止了工作介质的泄漏，从而实现旋转轴的密封。在实际工作中，我们发现：油封在使用一段时间后，就会出现润滑油从油封的唇口处渗漏出来，使变速器润滑不良而发生诸如异响等故障，直接影响用户对产品的使用。
　　引起变速器后油封渗油的因素较多，现从如下几个方面加以阐述。
　　1　油封的结构
　　变速器后油封按结构形式，可分单唇骨架油封和双唇骨架油封。单唇油封在现在很少使用，因此我们只对双唇油封进行讨论。
　　1.1　原结构形式的双唇骨架油封
　　双唇骨架油封的主唇是起密封作用；副唇起防尘作用，防止外界的灰尘、杂质等进入变速器内部。由于副唇的结构形式不同又有两种结构（见图1、图2），图1为原结构油封图，由于副唇的尾部较长，在副唇与主唇之间就形成了一个较大的空腔。油封在工作一段时间后，在腔内会积累一些灰泥等杂质，而传动轴是在油封内作旋转与轴向的往复运动。因此车辆在行驶过程中，由于车辆自重与载重及路况的变化，引起车辆的上下颠簸，而造成传动轴在油封内作轴向往复运动，因而就有一部分在腔内的杂质随着传动轴的轴向运动而进入到油封的主唇，时间一长，杂质就加速了油封主唇的磨损，而造成变速器渗漏油。 　　1.2　新结构形式的双唇骨架油封
　　为了解决这一问题，我们与客户、变速器及油封的供应商共同对整车的工作环境、变速器后油封及相关工作的零部件进行分析，找出由于油封的结构不同而产生漏油的原因，认为是在主唇与副唇之间的空腔较大，很容易积累杂质而使主唇产生早期磨损所致。针对这一原因，只有减小空腔的尺寸才是解决问题的方案。
　　通过对变速器后油封相关件尺寸链的计算，油封供应商设计出了如图2新结构的变速器后油封。
　　这个油封的特点是：减小了副唇尾部的尺寸，从而缩小了主唇与副唇之间空腔的容积，使汽车在行驶过程中杂质不易在空腔中积累，这样油封的主唇也就不易被早期磨损。
　　新结构油封出来后，进行了海南3万km的强化试验，结果没有出现因变速器后油封质量问题而产生变速器漏油的质量问题，因而就决定用图2的油封替代图1的油封。经过用户的验证后，变速器后油封渗漏油的质量问题大有改观，得到用户的好评。如图3为改进后变速器后油封漏油故障率趋势。 　　2　油封的材料
　　选择变速器后油封材料的原则，与其他密封件的选择原则类似，也要根据密封介质和工作条件来选择。
　　2.1　对工作条件的考虑
　　工作条件主要考虑使用压力、工作线速度、工作温度范围及工作环境。选择油封的材料时，必须考虑材料对工作介质的相容性、对工作温度范围的适应性和唇缘对旋转轴高速旋转时的跟随能力。
　　一般油封工作时，其唇缘的温度高于工作介质温度20～50℃，在选择油封材料时应予注意。在同一直径条件下，不同材料制造的油封，适应轴旋转线速度的能力不同。油封使用的线速度范围一般小于30m/s。普通油封的使用压力一般不超过0.05MPa。当工作压力超过这个值时，应选用耐压型油封。油封的工作范围与油封使用的材料有关：材料为丁晴橡胶（NBR）时为-40～100℃，聚丙烯酸酯橡胶（ACM）时为-18～150℃，氟橡胶（FKM）时为-25～250℃。
　　2.2　对材料弹性的考虑
　　在选择油封的材料时，还要充分考虑其弹性。因为汽车的传动轴在工作时，由于自身及相关件的影响，会有一定的径向跳动，如果油封材料弹性不好，就不能及时封住变速器内的齿轮润滑油，也就是我们通常所说油封主唇的过盈量，一般来说过盈量为1mm左右。
　　2.3　对聚丙烯酸酯橡胶（ACM）的选用
　　以前油封使用的材料是丁晴橡胶（NBR），它是丁二烯和丙烯晴的共聚体。其特点是耐汽油和脂肪烃油类的性能特别好，仅次于聚硫橡胶、聚丙烯酸酯和氟橡胶，而优于其他通用橡胶，具有耐热性好，气密性、耐磨及耐水性等均较好，粘结力强的特点；但其耐寒及耐臭氧性较差，强力及弹性较低，耐酸性差，电绝缘性不好，耐极性溶剂性能也较差。因此在使用过程也出现了很多质量问题，引起用户的抱怨。
　　为了解决这一质量问题，我们经过多次试验后，考虑到各方面的因素，决定选用的材料为聚丙烯酸酯橡胶（ACM）的变速器后油封。它是丙烯酸共聚合物，其特点是兼有良好的耐热、耐油性能，在含有硫、磷、氯添加剂的润滑油中性能稳定。同时耐老化、耐氧和臭氧、耐紫外线、气密性优良。它解决了丁晴橡胶的不足。选用这个材料后，变速器后油封渗漏的质量问题也就大为提高。
　　3　油封的装配
　　油封的装配效果，直接影响到油封的功能。譬如油封压装倾斜现象、油封装配环境不清洁等等。我们从故障件分析得出，因油封装配不当造成油封漏油由如下几种情况造成：
　　（1）压装油封没有使用专用组装夹具，或油封没有水平放置而倾斜强制挤进去，这样油封配合部分被挤坏或卡住，在工作一段时间后唇口产生偏磨。
　　（2）由于油封唇口端部是承担油封功能的Z重要部分，装配油封时手触及油封唇口，使指甲划伤唇口，或插入油封的轴上倒角有毛刺、有键槽及花键的场合下，未使用轴套保护唇口，而使唇口端部损伤。
　　（3）装配过程中粘有异物，或开封过而又不使用的油封，没有进行防沙防尘等异物附着及混入的防护措施，异物直接夹在油封的主唇部，或随着传动轴的运动而进入到油封的主唇，使唇口与轴产生间隙。
　　4　相关件制造质量的影响
　　影响油封性能的相关件，主要是与其配合安装的传动轴滑动叉和变速器总成的延伸箱，它们所采用的材质、硬度、粗糙度和加工方法等，都会对油封性能有显著影响。
　　4.1　传动轴滑动叉
　　（1）滑动叉轴材料为结构用碳素钢，其表面硬度必须在30HRC以上，若硬度太低，轴粗糙度不容易达到要求的精度，且轴与油封接触部位一定需加保护套，避免轴与油封接触部位在搬运过程中碰伤（损伤或有凹坑），或使用过程中容易磨损。
　　（2）滑动叉插入油封端轴一般直径为30～40mm时，要求有3×（15～25）°的倒角及需进行二次倒R0.3～0.5圆角，形成圆滑过渡，这样装配时能保证完全装入油封且不容易划伤油封唇口。
　　（3）由于轴的速度与油量不同，轴表面粗糙度过大或过小都会影响到油封泄漏和磨损。对氟橡胶（FPM）唇口材料，一般要求轴表面粗糙度为（0.2～0.63）Ra，对硅橡胶唇口材料，轴的表面粗糙度要求更高，为（0.08～0.2）Ra。
　　（4）轴应采用轴向无进给精磨加工工艺，这种加工方法的加工痕迹是不连续的，但对轴心线垂直，这种状态对油封的唇接触部分Z适合。否则，在轴表面会产生斜纹状的加工痕迹，粗糙度的谷部由油的一侧与唇的接触部分相通，并连续到大气侧，润滑油由此泄漏。
　　4.2　延伸箱
　　（1）为了防止油封外圆与箱体配合部分的泄漏，延伸箱与油封配合孔内表面粗糙度如果过大，则在接触面有间隙而成为泄漏隐患，因此一般要求为（3.2～1.6）Ra较适合。
　　（2）由于延伸箱材料为YL112，且在运动过程中温度不至于达到热变形状况，因此与油封配合孔加工尺寸公差应一般采用H8，否则，公差过大，会造成油封脱落；过小，则装配时会造成铲边现象。
　　5　用户使用不当的影响
　　5.1　齿轮油质量的影响
　　用户使用的齿轮油本身的质量不好（不按设计要求的牌号规格），和未按车辆使用说明书规定的时间更换，以及变速器箱体密封不良而使油质劣化变质，都会加速油封基体老化或变速器在工作时摩擦产生沉积和残质，形成了固体粒状物进入油封唇口并吸附在唇口部位，破坏油膜形成，而导致泄漏。还有由于变速器后油封是飞溅润滑，如果加注的齿轮油不足，到达唇口部位的油量少，润滑不足，致使唇口部硬化，回弹力差，也会导致泄漏。
　　5.2　车辆使用环境的影响
　　用户车辆使用的环境也是导致油封泄漏的一个关键因素。发动机经常性超速运转或转速变化频繁，使油封长时间在高温下工作，加速了橡胶老化和唇口磨损，而导致泄漏；还有车辆经常超载行驶或路况颠簸，油封唇口未能及时跟随，也会导致泄漏。
　　6　结束语
　　综上所述，变速器后油封质量的好坏，直接影响到变速器的质量，它是衡量变速器的一项重要指标。因此，我们在变速器的生产、使用过程中一定要对油封的结构、材料进行精挑细选；控制油封的装配过程，不要因为油封的装配因素而产生油封漏油的质量问题；同时我们也要对与油封的相关件提出严格要求，比如说对相关件的材质、表面质量及相关件的装配等提出适合油封的要求；还要对用户进行培训，使他们知道正确地使用变速器。
　　参考文献：
　　[1]HG/T2196-2004，汽车用橡胶材料分类系统[S].
　　[2]刘登祥.化工产品手册：橡胶及橡胶制品[M].北京：化学工业出版社，1999.