汽車轉向驅動橋機械密封組成及泄漏點分析

摘 要：汽車轉向驅動橋的密封對保障傳動效率具有重要的意義。本文在概述機械密封組成的基礎上，分析了汽車轉向驅動橋機械密封的泄漏點的特性，為機械密封的結構設計奠定基礎。

關鍵詞：轉向驅動橋；機械密封；組成；泄漏點

汽車車橋（又稱車軸）通過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。轉向驅動橋具有轉向和驅動兩種功能。其結構組成既具有一般驅動橋所具有的主減速器、差速器及半軸；也具有一般轉向橋所具有的轉向節殼體、主銷和輪轂等。轉向驅動橋的密封對保障傳動效率具有重要的意義。

隨著科學技術水平逐漸進步，對機械密封的要求也越來越嚴格，高溫化、高速化和高壓化是機械密封今后發展的重要指標，而主要問題就是液壓的破損失效和變形問題。密封的變形會對密封的磨損、分布的壓力、泄漏的介質等產生影響，同時也會影響接觸的穩定性、油液流體承載能力和密封端面的載荷等發生改變，所以接觸面的壓力、變形以及最大應力等情況均可通過運算來獲得，對密封的不利影響可通過采取相應的方法去降低，以使密封的密封性能保持穩定。

本文在前人研究的基礎上，研究了汽車轉向驅動橋機械密封組成及泄漏點分析，對進一步的機械密封的結構設計提供了一定的理論鋪墊。

1 機械密封組成概述

汽車轉向驅動橋機械密封是工程機械領域中用到最多的轉動軸密封，是一種軸向斷面密封，又稱作為端面密封，是工程機械設備中非常關鍵的組成部分。機械密封是在補償機構的磁力（或彈力）和流體壓力的作用下，根據垂直于軸作相對滑動的端面并配合輔助密封從而達到阻止泄漏的機械裝置，又稱作端面密封或軸向端面密封。機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和動環組成。端面密封副主要阻止介質的泄漏，并使密封接觸面結合緊密。耐磨性是密封副重要的指標，并且軸向方向動環能夠滑移靈活，密封面的摩擦損耗可以自動補償；具有浮動特征的靜環具有緩沖的效果。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、調節和補償，需用彈性去抑制動環和傳動件之間的摩擦及輔助元件的慣性，以確保動環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 傳動件

傳動件包括壓環、傳動環、轉動座和傳動銷等。傳動件的功用是將軸具有的轉矩輸送到動環上；壓環、傳動環、傳動座和傳動銷等具備傳動功能。

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。它為動環、靜環預緊和定位。為了使密封副的接觸位置正確并確保準確的結合，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、緩沖。動環和動環的輔助元件均要具有密封和浮動的特性。耐寒性、耐熱性，相容性是輔助密封材料應有的特點。

2 汽車轉向驅動橋機械密封泄漏點分析

機械密封是在補償機構的流體壓力的作用下，根據垂直于軸作相對滑動的端面并配合輔助密封從而達到阻止泄漏的機械裝置。機械密封主要包含靜環、動環、密封元件和緊固元件等構成。軸的轉動帶著動環一起旋轉，靜環和動環的結合面形成密封接觸，以阻止介質的泄漏。動環根據封閉空間內介質的壓力將其與靜環端面接觸并緊固，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，最終達到密封的效果。機械密封是與機械設備的其它零部件共同配合工作的，機械密封的運行情況和現場狀況、本身的特征有直接的聯系。

機械密封包含四個泄漏點，在實際的工作過程中各自依靠自己的密封原理來實現密封的。分別為：

（1）泄漏點一——靜環和動環的接觸面成主形成密封端面，影響機械密封的工作時間和密封特性。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形式。

（2）泄漏點二——靜環和軸套之間，與動環和密封壓蓋之間的泄漏點類似，該鐘泄漏在往復式密封上比較常見。

（3）泄漏點三——壓環和補償環之間，該泄漏點的動態性和密封性受補償環的影響，是輔助密封面上的情況，有利于疏散物料、清除結垢、防止生銹，以提高動環的動態特性。該泄漏通常發生在往復式密封結構中。

（4）泄漏點四——壓蓋和密封殼體之間，接觸位置為靜密封，相應的材料可由所使用的密封介質來決定。

根據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系的，并密封圈更為有利，但當壓縮比過大時會增大密封的摩擦，造成永密封失效。而過小的壓縮率，由于機械密封的軸心和密封槽的誤差相差較大，導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，當在對壓縮率計算前，要把涉及到的要素都要考慮進去。工程應用中，動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%，否則會對密封造成損傷，嚴重時將會報廢，最終影響機械結構的工作運行。

3 結論

汽車轉向驅動橋的密封對保障傳動效率具有重要的意義。在對機械密封中靜環和動環的分析過程中，忽略了靜環和動環之間介質熱量的傳遞，這將使運算結果與實際工作狀況之間產生一定的差別。因此，如果保證機械密封動環的運行穩定是使得汽車轉向驅動橋工作的關鍵。

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作者簡介：王碧華（1977-），女，四川眉山人，本科，工程師，研究方向：車輛設計。