半軸護(hù)套漏油的故障分析與總結(jié)

張陳佳

(同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院，上海 201804)

0 引言

汽車半軸是傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要零件，從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩經(jīng)過變速箱，再通過半軸傳遞到輪轂，使得汽車開動(dòng)起來。護(hù)套是位于半軸的兩端(見圖1)，是為了保護(hù)半軸兩端的內(nèi)部子零件，并且能夠存儲(chǔ)潤滑液。護(hù)套的作用主要是防止外部的泥沙等進(jìn)入護(hù)套內(nèi)部，而在護(hù)套內(nèi)部存儲(chǔ)有潤滑液，是為了潤滑，減少內(nèi)部零件的磨損[1-3]。

圖1 半軸

漏油是汽車使用過程中經(jīng)常會(huì)遇到的故障問題，有一份統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國質(zhì)量萬里行在2015年收到汽車行業(yè)投訴4 544條，其中漏油問題有343條，抖動(dòng)問題有314條，異響問題有766條(見圖2)；而在半軸上也經(jīng)常發(fā)生護(hù)套漏油，經(jīng)常接到用戶的投訴抱怨，有一份某品牌車型在2018年1月—4月的半軸故障問題統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，這期間總共發(fā)生73例問題，其中漏油問題有50條，占半軸故障問題的69%。因此現(xiàn)在半軸漏油問題比較嚴(yán)重，需要對(duì)此問題更加重視，并且采取相應(yīng)改善措施來減少漏油問題的發(fā)生[4]。

圖2 汽車投訴主要問題統(tǒng)計(jì)

現(xiàn)在的半軸護(hù)套(見圖3)主要是橡膠、橡塑材料，較易受到外力沖擊而破損，一旦產(chǎn)生破損漏油，內(nèi)部的潤滑液減少，外部的泥沙等進(jìn)入護(hù)套內(nèi)部，會(huì)影響內(nèi)部零件的正常工作，造成異常磨損，降低半軸的使用壽命，并且還可能連帶發(fā)生異響和抖動(dòng)問題，當(dāng)然漏油問題還影響用戶的用車體驗(yàn)，產(chǎn)生很多不良影響，造成用戶的抱怨[5]。

經(jīng)過查詢文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在國內(nèi)關(guān)于護(hù)套漏油問題的分析和總結(jié)的文獻(xiàn)非常少，護(hù)套漏油方面的問題雖然比較常見，但是不能對(duì)于這個(gè)問題疏忽大意，應(yīng)該對(duì)這個(gè)問題給予更多的關(guān)注和研究，因此本文作者試對(duì)護(hù)套經(jīng)常發(fā)生的半軸護(hù)套破損漏油類型進(jìn)行一定的分析和總結(jié)，舉例的這些護(hù)套破損漏油類型都是在實(shí)際用車中經(jīng)常會(huì)遇到的，并且文中總結(jié)了一些護(hù)套檢查的一般流程和方法，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員在進(jìn)行相關(guān)問題處理時(shí)有所參考和幫助。

圖3 護(hù)套

1 護(hù)套檢查的一般方法

(1)盡可能在發(fā)生問題的現(xiàn)場檢查護(hù)套的損傷情況，在護(hù)套上標(biāo)注清楚任何可見的破損，拆卸護(hù)套之前先進(jìn)行拍照，并且需要特別注意卡箍夾緊的區(qū)域是否有破損；

(2)拍好照片以后，拆卸夾箍和護(hù)套時(shí)要注意護(hù)套上發(fā)生的任何變化，例如護(hù)套上是否有因拆卸夾箍而新增的損傷，是否有護(hù)套黏在外星輪和軸桿上的情況等；

(3)護(hù)套拆下來以后不要用清洗劑等化學(xué)品去清洗，因?yàn)檫@可能會(huì)影響護(hù)套的物理性能以及化學(xué)分析的結(jié)果；

(4)記錄詳細(xì)的信息，比如油脂、護(hù)套材料、護(hù)套的使用時(shí)間等；記錄描述并且拍攝護(hù)套上所有的損壞包括各種表面破壞痕跡，而不僅僅只是破損漏油位置；

(5)檢查護(hù)套裂紋并且評(píng)估該裂紋擴(kuò)展的可能原因，例如疲勞、氧化等；

(6)如果有需要進(jìn)行破壞性測試，比如硬度、化學(xué)分析、拉伸試驗(yàn)等，在可能的情況與未使用過的同一批次的護(hù)套進(jìn)行對(duì)比。

2 故障類型分析

2.1 外力破損

2.1.1 故障特征

護(hù)套外部由于受外力導(dǎo)致異常破損，如磕碰傷、割破劃破，發(fā)生的位置一般在最外圈暴露處，如護(hù)套波峰和夾箍邊緣(見圖4)。

圖4 外力破損護(hù)套

2.1.2 故障原因分析

(1)被鋒利的物體切割，如刀；

(2)局部融化，由于護(hù)套與熱的汽車部件接觸而導(dǎo)致；

(3)來自小物體的撞擊，比如路上的石頭碎片；

(4)在維修或者事故發(fā)生期間，在軸的運(yùn)輸、排序、裝車過程中，有意外受到外力擠壓或者磕碰撞擊；

(5)護(hù)套與化學(xué)溶劑接觸，使得護(hù)套材料性能變化；拆卸夾箍時(shí)候，意外造成第一波峰和夾箍夾緊區(qū)域受損。

2.1.3 解決方案

優(yōu)化工廠裝配、物流運(yùn)輸、排序、裝車過程；優(yōu)化運(yùn)輸料架設(shè)計(jì)；優(yōu)化半軸在整車上的安裝位置的空間設(shè)計(jì)，避免在較大角度下與汽車上其他零部件接觸到；優(yōu)化整車上對(duì)于半軸護(hù)套等部件的保護(hù)，如下面安裝護(hù)板；優(yōu)化維修過程中拆卸半軸的操作規(guī)范性，避免對(duì)護(hù)套有損傷等。

2.2 干涉破損

2.2.1 故障特征

該種類型破損的具體特征是護(hù)套整個(gè)環(huán)形破裂開來，發(fā)生位置一般在護(hù)套波峰處，在護(hù)套環(huán)形裂口周圍可見明顯的摩擦痕跡，裂口周邊護(hù)套厚度變薄(見圖5)。

圖5 干涉破損護(hù)套

2.2.2 故障原因分析

這種破裂常常是受到異物干涉而導(dǎo)致，護(hù)套持續(xù)受到圓周摩擦而最終導(dǎo)致護(hù)套越來越薄而破裂開，可能是行駛過程中有異物纏繞在護(hù)套上，可能是設(shè)計(jì)不當(dāng)使得半軸在極限擺角情況下護(hù)套與其他零件有接觸而產(chǎn)生干涉摩擦等。

2.2.3 解決方案

優(yōu)化整車上對(duì)于半軸護(hù)套等部件的保護(hù)，比如安裝底部護(hù)板，避免有異物接觸到護(hù)套；優(yōu)化整車上半軸的空間設(shè)計(jì)，避免與汽車其他零部件產(chǎn)生接觸干涉；優(yōu)化對(duì)于半軸護(hù)套的設(shè)計(jì)，避免內(nèi)部子零件在極限角度下接觸到護(hù)套，避免護(hù)套在較大擺角下護(hù)套波峰的相互擠壓力過大等。

2.3 老化破損

2.3.1 故障特征

這種失效模式經(jīng)常發(fā)生在高應(yīng)變區(qū)域，通常在護(hù)套波谷，在波谷處整個(gè)圓周形成大量小而波浪狀的裂紋，最后發(fā)展成為大裂縫而使得護(hù)套破裂(見圖6)。

圖6 老化破損護(hù)套

2.3.2 故障原因分析

氧會(huì)同橡膠中的分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得分子鏈發(fā)生斷裂，加速了護(hù)套的化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能變化，而疲勞區(qū)域的護(hù)套表面可能會(huì)產(chǎn)生細(xì)微裂紋，使得抗氧化保護(hù)層失效，該區(qū)域更易被氧化使得護(hù)套破損，氧化是老化的重要原因之一，而其他比如高溫、化學(xué)物質(zhì)、光、機(jī)械應(yīng)力等都有可能加速護(hù)套老化。

2.3.3 解決方案

優(yōu)化護(hù)套的設(shè)計(jì)和工藝，比如材料方面，優(yōu)化護(hù)套的抗氧化性等；盡量避免護(hù)套長時(shí)間受到高溫，避免與化學(xué)物質(zhì)的接觸，優(yōu)化對(duì)于護(hù)套的保護(hù)。

3 結(jié)束語

文中對(duì)半軸使用過程中經(jīng)常會(huì)遇到的護(hù)套漏油故障模式進(jìn)行比較詳細(xì)的總結(jié)和分析，并且提供了檢查護(hù)套的一般方法，這對(duì)于護(hù)套漏油分析改進(jìn)工作有較大的意義。護(hù)套失效模式比較復(fù)雜，當(dāng)然還有其他類型的失效，但是市場上出現(xiàn)的最常見的就是以上三類。半軸護(hù)套是重要的一個(gè)零部件，一旦發(fā)生破損漏油，往往會(huì)使得半軸總成壽命降低，甚至?xí)屨嚢l(fā)生異常抖動(dòng)和異響，這會(huì)很影響用戶的體驗(yàn)和安全，因此在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、整車裝配和維修過程中要特別重視半軸護(hù)套的保護(hù)，減少半軸護(hù)套漏油問題的發(fā)生。希望研究結(jié)果能對(duì)主機(jī)廠、該類產(chǎn)品供應(yīng)商和汽車維修站人員在處理該類產(chǎn)品問題時(shí)提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和參考，使得相關(guān)人員能快速識(shí)別出故障類型，從而采取相關(guān)措施減少該類半軸護(hù)套漏油問題發(fā)生。