某型汽車洗滌泵密封失效分析與改進

李代林

（泰安航天特種車有限公司，山東 泰安 271000）

某型汽車洗滌泵密封失效分析與改進

李代林

（泰安航天特種車有限公司，山東 泰安 271000）

主要介紹了汽車洗滌泵的結構和工作原理，分析了汽車風窗洗滌泵密封失效的原因，對此制定了改進措施，并通過了試驗驗證。

汽車洗滌泵；密封；改進

隨著科學技術的不斷進步，人們生活水平的逐步提高，汽車日益成為人們工作、生活的重要交通工具。汽車在長期使用過程中，擋風玻璃會吸附灰塵等污物，從而影響駕駛員的視野及行駛安全。為此，汽車在刮水器系統中設置了風窗洗滌裝置。洗滌泵是洗滌系統的核心組成部分。它由永磁直流電機和離心式葉片泵組成。洗滌電機是封閉式、短時定額工作的高速電機，其空載轉速達20000r/min，電機輸出端驅動葉片泵泵葉工作，將洗滌罐內的洗滌液噴射到風窗玻璃上。如果洗滌裝置出現故障無法噴水，則雨刮片就會干刮玻璃，使得雨刮膠條受損，降低其使用壽命，嚴重時還會影響駕駛員的視線，給行車安全帶來隱患。因此，風窗洗滌裝置能否正常工作至關重要。

1 汽車洗滌泵的結構

圖1 洗滌泵結構示意圖

洗滌泵是主要由端蓋1、殼體2、永磁直流電動機3、葉輪6、泵蓋8、密封圈4等構成，見圖1。殼體上下兩端分為電機腔和泵腔兩部分,電機腔內裝配有永磁直流電機，泵腔內布置有葉輪，葉輪由從電機腔伸出的電機軸驅動，為了防止水從泵腔進入電機腔內，在泵腔和電機腔之間采用密封圈進行密封。

2 汽車洗滌泵的故障分析

前期根據用戶反饋，公司某型車輛在使用過程中，個別車輛出現洗滌泵不工作現象。發現問題后，根據洗滌泵結構，找出可能導致該故障的諸因素的邏輯關系，繪制了洗滌泵不工作問題的故障樹，并依據故障樹所列導致故障的諸因素分別進行了復驗，并對故障件進行了拆解。

通過拆解發現，故障洗滌泵的電機殼體表面銹蝕嚴重，用手轉動電機轉子，電機轉子轉動卡滯。因此，可以確認引起洗滌泵不工作的故障原因，是由于電機腔和泵腔之間的密封圈密封失效，洗滌液進入電機腔，引起電機銹蝕，電機轉子卡滯所致。后通過從泵腔端加水試驗，確認是泵腔內洗滌液是通過密封圈與密封圈座的配合面滲入至電機腔。

3 汽車洗滌泵的改進方案及驗證

通過對汽車洗滌泵的故障分析，確認了洗滌泵故障的原因，是由于泵腔和電機腔之間的密封圈，密封失效，當電機工作時，泵腔內洗滌液，通過密封圈與密封圈座的配合面滲入至電機腔。

從洗滌泵結構圖1可以看出，電機腔密封圈座與密封圈采用軸向面密封的結構，它是利用電機端蓋壓緊時，使電機端部軸向壓緊密封圈。密封圈下部外周面與密封圈座內孔間采用圓柱徑向面接觸密封，它是利用密封圈外徑與密封圈座內經間的過盈進行密封。兩種密封型式均屬于擠壓型密封。擠壓型軸向密封是依靠密封件軸向發生彈性變形，在密封接觸面上形成接觸壓力，從而實現接口的密封。

對于軸向密封需要持續穩定的軸向力，才可以保證密封良好。軸向密封的密封圈，密封的可靠性受裝配壓緊力影響較大。如果裝配時壓緊力不足，使用初期密封即會失效；如果裝配時壓緊力過大，導致密封圈受壓過大，在電機使用初期，因較新的橡膠密封圈性能良好，密封圈密封有效。但當電機使用一段時間后，長期軸向受壓的密封圈壽命降低，過早老化，橡膠彈性下降，密封接觸面的接觸力也隨之減小，同樣也會引起密封失效。

對于圓柱徑向面接觸密封，其密封是利用密封圈安裝結構的過盈量進行密封，密封性能與密封圈的軸向壓緊力無關，但由于原結構采用整個接觸面的過盈進行密封，在密封圈裝配時，由于橡膠材料較軟，在裝配過程中，橡膠密封圈易發生壓潰現象，一旦發生壓潰，裝配后的密封圈外表面就不能與密封圈座內表面緊密接觸，便會引起密封圈的密封失效。

由于電機腔密封圈座與密封圈間的軸向面密封的結構，已通過注塑模具制作的殼體得到保證，因此無需進行優化。為提高洗滌泵密封圈可靠性，可以通過解決圓柱徑向面接觸密封的密封圈在裝配時易產生壓潰進行優化。為此后續改進了密封圈密封結構形式，原有的密封結構裝配時之所以會產生壓潰現象，是由于密封圈的裝配深度大，裝配時，隨著密封圈裝配深度的增加，前端已裝入的密封圈與密封圈座內表面的摩擦力逐漸增加，密封圈的裝配力也隨之加大，過大時便會引起密封圈外表面變形，產生壓潰。為消除密封圈壓潰現象，需要減少密封圈裝配時的裝配力，即減少密封圈與密封圈座內表面的接觸面積。后續將原來圓柱徑向面接觸，更改為兩道均布的徑向線密封，即兩道類似O形圈的徑向密封環。改進后的密封圈結構，既保留了原有的徑向密封的形式，又消除了因裝配力過大，密封圈裝配時易產生壓潰的缺點。改進后的密封圈結構見圖2。

圖2 改進后洗滌泵電機軸密封圈結構示意圖

洗滌泵電機軸密封結構改進后，按照QC/T 246相關要求，對改進前、后兩種狀態的的洗滌泵進行了排水試驗。試驗時，兩種狀態洗滌泵各抽檢10件，每個洗滌泵每次的泵水時間為10s，兩次泵水間隔不小于5s，總泵水量不小于300ml。泵水后，對所有試驗件通過拆檢發現，改進前洗滌泵有兩件電機腔存在滲水現象，改進后的洗滌泵未發現有滲水現象。

試驗表明，此次對于汽車洗滌泵密封失效故障原因的分析準確，采取的措施有效。通過試驗驗證可行后，公司對前期用戶反饋存在故障的洗滌泵進行了更換，經過半年的試用后，未發生滲水故障。

4 結語

通過此次對汽車風窗洗滌泵密封失效原因的分析，以及通過試驗驗證了采取的措施合理有效，有效地解決了原結構洗滌泵易發生密封失效的問題。另外，在后續設計徑向面密封結構時，應充分考慮密封圈表面產生壓潰的風險。

[1]禹廣華．淺談汽車風窗洗滌器故障分析及解決措施[J]．裝備制造技術，2014，（4）：153-155．

[2]QC/T 246 汽車風窗玻璃電動洗滌器技術條件[S]．

U469.3

A

1671-0711（2017）08（下）-0050-02