某后橋半軸密封墊的選用與半軸螺栓力矩性能的影響分析

馬寅錕，劉 松

（合肥美橋汽車傳動及底盤系統有限公司，安徽合肥230051）

某后橋半軸密封墊的選用與半軸螺栓力矩性能的影響分析

馬寅錕，劉 松

（合肥美橋汽車傳動及底盤系統有限公司，安徽合肥230051）

后橋總成是整車的重要組成部分，通常全浮式輪端密封主要依靠油封密封，為了輔助密封，防止半軸與輪轂結合面滲油，則在兩者之前增加一層密封墊作為一種輔助密封方式，如何選擇密封墊需要進行驗證分析，最終選定合適的密封墊。既能起到輔助密封的作用，又不會因半軸密封墊的材質等性能因素影響原半軸螺栓的擰緊力矩的性能，并為后期半軸密封墊設計提供一定的參考依據。

后橋總成；半軸密封墊；擰緊力矩

普通全浮式汽車的驅動橋處于傳動系的末端，是汽車中關鍵零部件之一。全浮式半軸輪端通常采用半軸油封和輪轂內油封進行密封，半軸密封墊作為輔助密封件，位于全浮式半軸內端面與輪轂外端面的之間，如果密封墊材料選用不當，在使用初期可以起到輔助密封作用，但使用一段時間會造成半軸螺栓松動的風險，同步也失去輔助密封的效果，因此，需要分析原因并找到選擇合適的材料。

1 常用密封墊材料性能參數區別

常用的密封墊通常根據器自身的不同的性能參數決定其應用領域，具體主要性能參數如表1所列。

表1 常用密封墊備選材料[1]

由于此次主要分析運用在后橋上，則選取牛皮紙墊（見圖1）和無石棉纖維墊片（見圖2）進行試驗對比，分析哪一種墊片更為合適用。

圖1 牛皮紙墊

圖2 無石棉纖維墊片

2 臺架試驗驗證

2.1 試驗的主要思路

模仿半軸密封墊實際裝配關系，在動態疲勞扭轉工況下，其性能對半軸螺栓擰緊力矩的影響。

2.2 試驗過程

（1）準備試驗件。半軸紙墊按裝配關系裝配輪轂單元上，將每顆螺栓做序號標識，并在沿緊固件外邊、半軸法蘭外圓、輪轂外邊做畫線標識，具體如圖3所示；

（2）通過工裝將將輪轂單元連接至疲勞試驗機，具體如圖4所示；

圖3 裝配試驗件

圖4 裝配試驗臺架

（3）安裝臺架后，輸入試驗參數，參數為正弦循環載荷波型即從M0min（最小扭矩）扭轉至M0max（最大扭矩），再回到M0min（最小扭矩）。

（備注：M0min=0.1Mpc M0max=Mpc+M0min，其中Mpc為該半軸所裝配的后橋最大輸出扭矩× 0.6）。

最后啟動扭轉疲勞試驗機。

2.3 試驗結果整理

按照試驗輸入，啟動疲勞試驗扭轉臺架，每隔一定疲勞循環次數計為一輪（整個試驗可進行兩輪或者三輪），每輪結束后進行如下操作：

（1）先仔細觀察畫線標識有無相對位移，用于判斷螺栓是否發生轉動；

（2）依次檢測每個螺栓的扭矩（統一往擰緊方向檢測），形成記錄表，以得出在試驗中半軸緊固件擰緊力矩是否有衰減情況。

2.3.1 試驗數據統計

試驗數據統計表如表2所列。

表2 試驗數據統計表

2.3.2 外觀檢測

無石棉纖維紙墊：發生撕裂變形嚴重，具體如圖5所示。

圖5 試驗后無石棉纖維紙墊

牛皮紙墊：未發生撕裂變形量較小，具體如圖6所示。

圖6 試驗后牛皮紙墊纖維紙墊

3 結論及建議

（1）在相同的輪端和扭轉疲勞工況下，無石棉纖維紙墊會造成半軸螺栓在試驗中擰緊力矩的嚴重衰減：初始扭矩為140 N·m，經過一定疲勞扭矩次數，衰減至平均30 N·m左右，此結果會造成半軸螺栓在使用中具有松脫斷裂的風險。

（2）在相同的輪端和扭轉疲勞工況下，牛皮紙墊未對半軸螺栓在試驗中擰緊力矩的造成衰減：同樣的初始扭矩為140 N·m，經過一定疲勞扭矩次數，衰減至平均130 N·m左右。此結果不會造成半軸螺栓在使用中具有松脫斷裂的風險。

（3）主要分析原因及建議：無石棉纖維紙墊從材料特性上具有一定的壓縮回彈率（7%~17%）及蠕變松弛性能，則在一定扭轉工況下，會發生嚴重的變形，固然螺栓本身并沒有發生轉動，但是半軸與輪轂中結合面之間已逐漸產生間隙，使得螺紋的牙型之間失去咬合力[2]，造成半軸螺栓的擰緊力矩衰減嚴重，最終使得半軸螺栓具有松脫斷裂的風險。由此可知，無石棉纖維紙墊并不適合用在有相對扭轉相對運動趨勢的后橋輪端結合面，而使用牛皮紙墊則相對更好。

[1]謝蘇江，蔡仁良.無石棉墊片材料的高溫時效性能研究進展[J].石油化工設備技術，2005，26（1）：48-52.

[2]成大先，王德夫，姬奎生，等.機械設計手冊：潤滑與密封[M].北京：化學工業出版社，2010.

The Selecting of SealSpacer and Torque Analysis of the Shaft Bolt for a Rear Drive Axle

MA Yin-kun，LIU Song
（Hefei AAM Automotive Driveline&Chassis System Co.，Ltd.，Hefei Anhui 230051，China）

Rear drive axle is one of the most important parts of the vehicles，we normally apply oil seal to the full-floating wheel end to avoid leaking oil.And also，we add a paper spacer to the joint of shaft and wheel hub to enhance sealing effect.How to select a proper paper spacer is also proved by the analysis of the experiment.Selecting a proper paper spacer will be very much helpful to avoid leaking oil and the material of paper spacer will not affect the torque of the shaft bolt.It alsomakes a reference to designers of this field.

wheel hub assembly；paper spacer；the shaft bolt torque

U463.2

A

1672-545X（2017）04-0059-03

2017-01-26

馬寅錕（1986-），安徽宿州人，本科，目前從事汽車后橋設計開發及LRPP平臺標準化工作。