某汽車發動機水泵軸承漏脂分析及改進措施

謝 骎，陳 勇，李 文

（四川化工職業技術學院，四川瀘州 646099）

0 引言

汽車發動機水泵軸承應具有較好的抗熱性、較高的承載能力以及良好的密封性能。由于汽車發動機水泵的空間位置受限制，散熱面積小，工作條件惡劣，要求汽車發動機水泵軸承在惡劣工況下仍能保證正常運轉。但該類軸承的密封具有一定的難度，其密封可靠性及耐久性能將直接影響水泵的使用性能和壽命，同時會影響汽車的正常運行。因此，對該類軸承的漏脂研究很有必要。

1 問題描述

在與西峽水泵、NSK（以下稱“三方”）分析水泵法蘭螺紋損壞問題時，對水泵進行解剖，在此過程中發現水泵軸承漏脂，后又對一臺做完287 h 全速全負荷試驗的水泵進行解剖，也發現軸連軸承漏脂，如圖1 所示。經過初步分析后認為軸承存在異常漏脂問題。

圖1 軸承漏脂實物

2 問題分析

由于軸承旋轉過程中潤滑脂受到離心作用或機械擠壓等作用，潤滑脂遷移到易產生泄漏的密封唇處，隨著軸承的旋轉，潤滑脂被轉移到軸承外部。因此，初步分析汽車水泵軸連軸承漏脂的原因有：①皮帶張緊力過大；②軸連軸承的選配不合理；③軸連軸承的批次質量有問題。經過分析，繪制了汽車水泵軸連軸承漏脂的魚骨圖，如圖2 所示。

3 解決思路

（1）皮帶張緊力測量。測量發動機皮帶張緊力是發動機裝配過程中的重要工序。皮帶過松，將引起皮帶相對皮帶輪打滑，皮帶過緊，將增加軸承的磨損。因此，發動機皮帶張緊力調整得是否準確將直接影響到水泵工作狀況。為保證能夠準確測量發動機皮帶張緊力，三方通過皮帶張緊力測量工具對水泵皮帶張力進行了檢測，結果如下。

圖2 軸連軸承漏脂魚骨圖

臺架實驗室3 臺生產線裝配狀態的G01 發動機：338 N，226 N，254.5 N；1 臺按10 kg 力下壓7 mm 狀態手動調整的G01 汽油機：847 N；3 臺參考樣機：286 N，371 N，433 N；2 臺三菱4G64 發動機：991 N，670 N。經過對比認為，目前生產線裝配水泵皮帶的張緊力比同類機型的偏低，可以看出此次水泵軸承漏脂不是由于皮帶張緊力過大而引起的。

（2）原機軸連軸承與NSK 昆山軸連軸承的結構分析。原機水泵軸連軸承為2 排14 個滾動體，NSK 昆山水泵軸連軸承為2排12 個滾動體，軸承結構存在差異。

（3）軸連軸承的批次質量問題。檢測NSK 昆山軸連軸承的軸向游隙和徑向游隙均在圖紙要求公差的上限，存在一定隱患。

三方經過討論一致認為漏脂情況將會影響產品批量質量，必須徹底檢查問題真因。西峽汽車水泵股份有限公司需按照要求工況做水泵（裝有最新批次軸連軸承）的漏脂檢測試驗（40 h），并提交相關的分析報告。

4 實驗驗證

針對水泵運轉中存在的漏脂情況，參照現有軸連軸承密封性能的技術條件，西峽汽車水泵股份有限公司中心試驗室1307100-G01 水泵總成的可靠性試驗臺根據國家機械行業標準JB/T 50033.2—1994 開展了水泵軸連軸承可靠性試驗。現有的密封軸承漏脂試驗及其結論的依據是側重于評價軸承本身的密封性能，即對于同一組軸承，采取固定轉速、相同的檢驗介質、相同介質溫度、相同的系統壓力，查看軸承的漏脂情況。試驗前對西泵公司生產的G01 水泵和日本原裝G01 水泵檢查情況對比見表1。

表1 水泵檢查情況對比

實驗過程：啟動1307100-G01 水泵總成可靠性試驗臺，水泵總成以7920 r/min 的轉速運轉。利用PLC 設置變頻器參數控制水泵轉速從零到試驗轉速的時間為15 s，保持30 s，從試驗轉速到零為15 s，1 min 為1 個循環。利用PLC 對水泵循環次數進行計數。試驗前擴大水泵泄水孔，隨時觀察軸承漏脂情況。對比試驗結果見表2。

圖3 軸承外圈情況

通過實驗，在同等試驗條件下進口水泵日本NSK 原裝G01 水泵軸承未漏脂，而NSK 昆山工廠G01 軸承漏脂，初步總結如下。

（1）軸承游隙檢測。進口軸承的軸向游隙、徑向游隙、法蘭盤端軸徑向偏擺量均小于昆山工廠G01 軸承游隙；

（2）總成軸承游隙檢測。進口原裝水泵軸承軸向游隙、法蘭盤端面偏擺量、法蘭盤外圓徑向偏擺量均小于公司G01 水泵軸承游隙（NSK 昆山工廠G01 軸承）；

（3）從原裝軸承、昆山軸承的軸向游隙分析，2 種軸承設計結構不同，昆山軸承游隙過大，造成漏脂。

5 改進措施

圖4 軸承連接法蘭端情況

圖5 軸承葉輪端情況

表2 對比試驗結果

使用NSK 進口軸承替換原有軸承，替換軸承后的水泵在實驗中心發動機臺架近40 h 的性能試驗和40 h的冷熱沖擊試驗，共計80 h，拆泵前水泵轉動靈活，水泵未出現漏水痕跡。拆解后軸承外圈無變色（圖3），軸承連接法蘭端正常，無漏脂（圖4），葉輪端正常，無漏脂（圖5），水封正常（圖6）。

圖6 水封情況

6 結束語

分析水泵軸連軸承漏脂問題，探討軸承結構及游隙對漏脂的影響，找出水泵軸承漏脂的正真原因，給出依據軸承使用工況確定適宜的軸承建議，旨在既能防止漏脂，又能使軸承得到有效潤滑，確保軸承長期穩定運轉。