某自動(dòng)變速箱油管漏氣問(wèn)題研究

徐誠(chéng)，張保良，楊士先

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

變速箱是汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的重要組成部分，自動(dòng)變速箱與傳統(tǒng)的手動(dòng)變速箱相比，具有操控便捷、行駛平穩(wěn)等優(yōu)勢(shì)，而且隨著近些年自動(dòng)變速箱新技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)變速箱的油耗也在不斷降低。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，搭載自動(dòng)變速箱的車(chē)型正越來(lái)受到消費(fèi)者的青睞。

自動(dòng)變速箱多采用電控液動(dòng)的方式進(jìn)行自動(dòng)控制，這就要求自動(dòng)變速箱中有一套完整的液壓系統(tǒng)。而油管作為連接各液壓元件的零件，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。如果油管發(fā)生泄漏故障，輕則會(huì)浪費(fèi)部分能量，影響自動(dòng)變速箱的傳動(dòng)效率。重則會(huì)影響液壓系統(tǒng)壓力的建立，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件因冷卻潤(rùn)滑不足而異常磨損甚至燒毀的故障。

本文主要對(duì)某自動(dòng)變速箱油管漏氣問(wèn)題進(jìn)行分析，找到了導(dǎo)致油管漏氣問(wèn)題的關(guān)鍵影響因素，解決了油管漏氣問(wèn)題，保證了自動(dòng)變速箱的性能。

1 自動(dòng)變速箱油管的結(jié)構(gòu)

圖1 油管結(jié)構(gòu)圖

圖1為某自動(dòng)變速箱所用的油管結(jié)構(gòu)圖。其主要由進(jìn)油口接頭、出油口接頭、連接管、中間管夾、襯套等部件組成。油管安裝在自動(dòng)變速箱內(nèi)部，進(jìn)油口接頭（5）和出油口接頭（1）分別安裝在需要連接的兩處油道上。進(jìn)油口接頭（5）、出油口接頭（1）和中間管夾（3）上均鑲嵌有襯套（2），通過(guò)襯套孔用螺釘將油管固定在變速箱對(duì)應(yīng)位置上。進(jìn)油口接頭（5）和出油口接頭（1）通過(guò)O形圈與變速箱油道密封。

2 油管漏氣的檢測(cè)方法和故障表現(xiàn)

2.1 水試

將油管兩端密封并浸入水中，向油管中持續(xù)通入一定壓力的空氣，觀察一段時(shí)間內(nèi)油管各處的密封狀態(tài)，如圖2所示。如果有氣泡冒出則判定不合格。

圖2 水試方法示意圖

2.2 試漏劑測(cè)試

將油管安裝在變速箱殼體上，在油管可能漏氣的部位噴涂試漏劑。然后向油管中持續(xù)通入一定壓力的空氣，觀察噴涂試漏劑位置的密封狀態(tài)，如圖3所示。如果有氣泡產(chǎn)生則判定不合格。

圖3 試漏劑測(cè)試方法示意圖

此種方法相對(duì)于水試的優(yōu)點(diǎn)在于無(wú)需將工件整體沉入水中，能適用于一些不能遇水的工件或者不方便沉水的場(chǎng)合。但此種方法對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的判定仍然是通過(guò)人為觀察來(lái)判定，檢測(cè)效率較低且存在誤判的可能性，適合小批量檢測(cè)。

2.3 干試

通過(guò)專用的氣密性檢測(cè)儀測(cè)試，如圖4所示。

2.3.1 檢測(cè)原理

理想氣體狀態(tài)方程：

公式中P是氣體的壓力，V是容器的體積，T是氣體的溫度，R是氣體普適常量。

當(dāng)壓力P的單位為Pa，體積V的單位為m3，溫度T的單位為K，則R=8.314J/K.mol。

蓋．呂薩克定律：

一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積跟熱力學(xué)溫度成正比。

即若P1=P2，則V1/T1=V2/T2。

上式表明，一定質(zhì)量的氣體，不管其狀態(tài)如何變化，氣密性試漏機(jī)的壓強(qiáng)和體積的乘積除以絕對(duì)溫度，所得之商始終保持不變。這就是采用氣體對(duì)工件進(jìn)行密封性檢測(cè)的基本原理。

2.3.2 檢測(cè)判定

假設(shè)有一個(gè)被測(cè)工件的內(nèi)腔溶劑是V，腔內(nèi)壓力是P，在溫度恒定的情況下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（通常幾秒或幾十秒）后，他的內(nèi)腔容積沒(méi)有變化，而壓力下降了一個(gè)確定值△P，這時(shí)我們就可以判定該工件為有泄漏工件。

在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，絕對(duì)無(wú)泄漏的工件時(shí)極少的。通常總是根據(jù)該工件具體的應(yīng)用環(huán)境給出一個(gè)允許泄漏值，當(dāng)工件泄漏值小于該值時(shí)則認(rèn)為該工件為合格品。

在生產(chǎn)過(guò)程中，給定的允許泄漏值可以是壓力下降值△P，也可以是漏率。漏率的物理意義是氣體通過(guò)漏孔泄漏的流量，單位為 Pa.m3/s，計(jì)算方法為△P（壓力下降值）×V（工件內(nèi)腔體積）/ t（保壓時(shí)間）。

圖4 氣密性檢測(cè)儀圖示

干式氣密性檢測(cè)使用的介質(zhì)（空氣）對(duì)工件一般無(wú)污染，檢測(cè)速度快，精度高，適合工廠生產(chǎn)線大批量生產(chǎn)。

3 油管漏氣的問(wèn)題分析

自動(dòng)變速箱油管漏氣故障是一個(gè)綜合性問(wèn)題，不僅需要考慮油管本身，往往還需要考慮與油管相連接的其它部位是否漏氣。如圖5列出了可能導(dǎo)致油管漏氣的原因。

圖5 故障樹(shù)（FTA分析）

3.1 油道孔鑄造砂眼

如果與油管連接的殼體油腔內(nèi)有鑄造砂眼，部分砂眼可能與外界相通，導(dǎo)致油管檢測(cè)是泄漏量超差。

3.2 油道孔尺寸不合格

圖6 油道孔示意圖

油管接頭與殼體油道孔通過(guò)O形圈進(jìn)行密封，如圖6所示。一般油管接頭外徑與殼體油道孔內(nèi)徑有一個(gè)合理的間隙，在保證油管接頭上的O形圈密封槽與殼體油道孔同心的同時(shí)又不致使油管接頭難以裝入。如果油管接頭外徑與殼體油道孔內(nèi)徑之間間隙過(guò)大，則油管裝配時(shí)打緊螺釘過(guò)程中，油管接頭與油道孔的配合間隙可能一邊大一邊小，使油管接頭上的O形圈一邊壓縮量大一邊壓縮量小。如果O形圈的壓縮量小于設(shè)計(jì)的最小壓縮量，會(huì)導(dǎo)致漏氣故障。

3.3 O形圈密封槽表面質(zhì)量差

油管的接頭一般采用尼龍+玻纖的材料注塑而成。由于注塑工藝的特點(diǎn)，導(dǎo)致油管接頭上的O形圈密封槽內(nèi)會(huì)有一條合模線穿過(guò)。合模線過(guò)大會(huì)影響O形圈的密封性能，導(dǎo)致油管漏氣。如果用手工去除合模線，又可能導(dǎo)致密封槽缺肉，如圖7所示。所以，只有嚴(yán)格控制注塑模具的精度，將合模線的大小控制在允許的范圍內(nèi)。

圖7 注塑缺陷示意圖

3.4 包膠處漏氣

為了滿足耐壓性和工藝性，自動(dòng)變速箱油管多采用金屬管包膠的結(jié)構(gòu)，如果8所示。將金屬管折彎成型，然后放入注塑模具中注塑兩端接頭。由于金屬和塑料是兩種不同的材料，在注塑過(guò)程中如果操作不當(dāng)可能會(huì)使兩者之間產(chǎn)生微小間隙，從而導(dǎo)致漏氣故障。

圖8 包膠間隙示意圖

3.5 接頭尺寸不合格

油管接頭外徑與殼體油道孔內(nèi)徑配合，油管接頭上的O形圈密封槽與O形圈配合。因此要求這兩處不僅尺寸公差必須滿足設(shè)計(jì)要求，而且同軸度也必須嚴(yán)格滿足設(shè)計(jì)要求，如圖9所示。

圖9 接頭尺寸示意圖

3.6 O形圈尺寸不合格

O形圈在油管連接過(guò)程中起主要的密封作用。如果O形圈尺寸不合格線徑過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致裝配后壓縮量過(guò)小從而產(chǎn)生漏氣，如果O形圈線徑過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致油管裝配困難，可能發(fā)生O形圈擠壓破壞現(xiàn)象，也有可能產(chǎn)生漏氣。

3.7 裝配時(shí)O形圈損壞

裝配時(shí)如果O形圈被切邊，則空氣會(huì)從切邊處泄漏，導(dǎo)致漏氣故障發(fā)生，如圖10、圖11所示。O形圈切邊主要有以下原因造成：

① 裝配前O形圈表面未均勻涂抹潤(rùn)滑油；

② 裝配時(shí)油管按下方向不垂直；

③ 油管接頭上的O形圈密封槽底徑過(guò)大，O形圈壓縮率過(guò)大；

④ 油道孔孔口倒角與孔內(nèi)壁交接處未修圓，孔口存在銳邊。

圖10 密封圈破損示意圖

圖11 油道孔口銳邊示意圖

4 油管漏氣的處理結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)以上七個(gè)可能原因進(jìn)行排查，找到了導(dǎo)致油管漏氣的主要原因。按對(duì)漏氣的影響大小依次排列如下：

① 包膠處漏氣；

② 密封槽表面質(zhì)量差；

③ 裝配時(shí)O形圈損壞；

④ 接頭尺寸不合格。

通過(guò)控制以上七個(gè)可以導(dǎo)致油管漏氣的問(wèn)題點(diǎn)，確定并整改上述四個(gè)質(zhì)量問(wèn)題，油管漏氣問(wèn)題得到解決。

5 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)變速箱是一種精密的部件，對(duì)其內(nèi)部各零件的質(zhì)量有很高的要求。國(guó)內(nèi)自動(dòng)變速箱的研發(fā)和制造正處于起步階段，在其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種質(zhì)量控制難題，這些都需要技術(shù)質(zhì)量人員不斷分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從中汲取經(jīng)驗(yàn)。以本次油管漏氣問(wèn)題為例，解決問(wèn)題過(guò)程中識(shí)別出了會(huì)導(dǎo)致油管漏氣的七種可能原因，最后確定了主要原因。這些原因的識(shí)別和確定可以為技術(shù)質(zhì)量人員對(duì)類似油管問(wèn)題的處理提供參考借鑒，從而不斷提高自動(dòng)變速箱的自主設(shè)計(jì)制造能力。

[1] 齊曉杰.汽車(chē)液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[2] 曾東建.汽車(chē)制造工藝學(xué).機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3] 劉來(lái)英.注塑成型工藝.機(jī)械工業(yè)出版社,2013.

[4] 張坤宜.測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).武漢大學(xué)出版社,2011.