變速箱密封墊失效與改進(jìn)分析

王 敏

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

引言

變速箱在工作一段時(shí)間后出現(xiàn)滲漏油的現(xiàn)象十分常見，究其主要根源在于密封墊失效導(dǎo)致。在工程設(shè)備領(lǐng)域，這一現(xiàn)象較為普遍。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的推動(dòng)下，大量國外工程機(jī)械大品牌進(jìn)入我國建設(shè)行業(yè)機(jī)械市場(chǎng)，從而進(jìn)一步加劇了我國建設(shè)行業(yè)機(jī)械市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，所以最大程度降低工程機(jī)械變速箱密封墊失效滲漏油現(xiàn)象成為工程機(jī)械制造行業(yè)的最基本要求之一。

1 密封墊的密封機(jī)理

了解密封墊的密封機(jī)理要從以下兩方面進(jìn)行具體闡釋：一方面，密封墊是由密封材料制成的用以阻斷機(jī)械部件接合面滲透通道的介質(zhì)，常見石棉密封墊防漏效果較好[1]；另一方面，密封墊受到機(jī)械部件接合面接觸壓力時(shí)會(huì)產(chǎn)生彈性變形和彈性恢復(fù)力，不僅有利于降低零件接合面的不平度和粗糙度，而且有利于增加流動(dòng)介質(zhì)的滲漏阻力，進(jìn)而切斷流動(dòng)介質(zhì)的滲漏通道實(shí)現(xiàn)防止?jié)B漏效果。另外，隨著環(huán)保要求的不斷提高，石棉墊雖防滲漏效果較好且制造技術(shù)也十分成熟，但是鑒于其不符合環(huán)保要求，目前已逐漸被無石棉墊和非石棉墊所取代。

2 密封墊滲漏油的表現(xiàn)形式

變速箱密封墊滲漏油表現(xiàn)為：機(jī)械部件接合界面滲漏；密封墊自身滲透性滲漏；各種非正常外力造成的破壞性滲漏。主要有以下原因：界面之間密封墊壓力不夠；機(jī)械部件結(jié)合面平面度、粗糙度太低；未選用恰當(dāng)密封墊[2]。

3 密封墊滲漏油產(chǎn)生機(jī)理

變速箱在出廠前會(huì)進(jìn)行氣密封試驗(yàn)以及臺(tái)架試驗(yàn)，以確保排除出現(xiàn)密封墊滲漏油現(xiàn)象。密封墊自身滲透性滲漏油主要是由其構(gòu)成材料性質(zhì)所致，密封墊的纖維材質(zhì)極易產(chǎn)生的毛細(xì)現(xiàn)象。其產(chǎn)生機(jī)理是密封圈被介質(zhì)浸泡后，在壓力的作用下，不僅會(huì)自然產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象，而且介質(zhì)會(huì)逐漸滲透到低壓一側(cè)，造成滲透現(xiàn)象發(fā)生。這種滲透現(xiàn)象通常發(fā)生在變速箱所搭配的設(shè)備使用早期，通常稱之為零公里階段。破壞性滲漏是工程機(jī)械變速箱在受到各種非正常外力作用下造成箱體或者零部件損壞而形成介質(zhì)滲漏，譬如振動(dòng)幅度過大到螺栓斷裂或嚴(yán)重磨損、沖擊力超過滲漏墊或者箱體疲勞強(qiáng)度、滲透墊材料老化等。破壞性滲漏油通常發(fā)生在變速箱所搭配設(shè)備產(chǎn)生故障的中期或后期。

4 密封墊失效的原因

4.1 設(shè)計(jì)因素

提高變速箱結(jié)合面密封墊的密封效果主要取決于以下兩個(gè)方面：一方面是結(jié)合面密封設(shè)計(jì)的合理性；另一方面是密封墊選擇的準(zhǔn)確性。從結(jié)合面密封設(shè)計(jì)合理性角度看，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)之所以密封效果差的主要原因是結(jié)合面密封設(shè)計(jì)和密封墊選擇存在脫節(jié)。結(jié)合面密封設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)參數(shù)源自以下六個(gè)方面[3]：結(jié)合面的平面度和粗糙度；固定結(jié)合面的螺栓分布和負(fù)載情況；結(jié)合面承受極限壓力；結(jié)合面承受的震動(dòng)幅度；結(jié)合面受腐蝕程度；結(jié)合面的環(huán)境溫度變化等。物理性能參數(shù)是選擇密封墊的決定性因素，舉例來說，密封墊的拉伸強(qiáng)度、壓縮率都會(huì)影響密封墊的使用環(huán)境，容易造成較大影響的還有回彈率、柔韌性等。同樣材質(zhì)的密封墊，還要考量其制作的技術(shù)要求，一般來講首先考慮的是幾何尺寸及其型號(hào)。密封墊的設(shè)計(jì)及選擇都會(huì)對(duì)滲漏油現(xiàn)象產(chǎn)生較大影響，譬如：如果螺栓分布設(shè)計(jì)不合理，會(huì)直接導(dǎo)致變速箱閥體和箱體結(jié)合面發(fā)生滲漏油現(xiàn)象。

4.2 制造和裝配因素

工程機(jī)械變速箱的所有密封零部件的表面均有嚴(yán)格的尺寸、粗糙度和形狀公差要求，這也是介質(zhì)滲漏現(xiàn)象的主要成因。譬如：如果變速箱零部件的密封面粗糙度出現(xiàn)超差現(xiàn)象，即使選用合格的密封墊，也無法避免壓死、壓不實(shí)等現(xiàn)象，導(dǎo)致密封墊功效降損，進(jìn)而使變速箱在工作過程中產(chǎn)生介質(zhì)滲漏。如果所有液壓元件和密封零部件均是合格產(chǎn)品，但是工人在裝配過程中違反裝配操作規(guī)范進(jìn)行組裝，極有可能導(dǎo)致零部件受損變形，從而導(dǎo)致密封失效發(fā)生介質(zhì)滲漏現(xiàn)象，譬如，密封墊被折疊必然導(dǎo)致密封墊失效而發(fā)生滲漏油現(xiàn)象。

4.3 零部件的磕碰及清潔度

目前所使用的零部件大多都有以下問題：具有先天性的滲漏點(diǎn)、清潔度相對(duì)較差等。這是因?yàn)樵诹悴考倪\(yùn)輸過程中難免會(huì)出現(xiàn)磕碰現(xiàn)象，這就使得零部件產(chǎn)生一定的損傷。另外一點(diǎn)就是因?yàn)榱悴考鍧嵼^為復(fù)雜，這就容易導(dǎo)致上邊遺留一些贓物等。

4.4 密封墊因素

目前我國的密封墊棉還沒有達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)行業(yè)內(nèi)部也沒有建立有效的監(jiān)督機(jī)制，導(dǎo)致市場(chǎng)上的密封墊質(zhì)量跨度很大。密封墊對(duì)于物理機(jī)械能的影響非常大，劣質(zhì)的密封墊會(huì)直接導(dǎo)致石棉墊的壓縮率、回彈率和柔韌性變差，導(dǎo)致密封墊滲漏，出現(xiàn)一系列問題。目前市面上使用的非石棉墊的制作材料主要是由各種纖維組成的，還需要用特殊的方法將這些纖維進(jìn)行連接，制作工藝相對(duì)比較復(fù)雜，由于一些工廠偷工減料，使用劣質(zhì)材料制造密封墊，導(dǎo)致密封墊相比正常的密封墊來說更容易產(chǎn)生老化，這也是目前市場(chǎng)上密封墊失效的最主要問題之一。

5 常用密封檢驗(yàn)方式

現(xiàn)在對(duì)密封墊進(jìn)行檢驗(yàn)最常用的方法就是對(duì)變速箱內(nèi)部填充壓縮空氣，通過定期對(duì)變速箱內(nèi)部的壓縮空氣變化量進(jìn)行檢測(cè)來判斷變速箱的密封性。這一過程主要有以下兩種方式：首先將變速箱放在水箱中，通過觀察是否有氣泡產(chǎn)生來判斷變速箱的密封性；第二種則是通過測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)變速箱內(nèi)部的壓縮空氣量來判斷變速箱的密封性。目前這一種方法已經(jīng)逐漸成為市場(chǎng)上的主流方法。

目前隨著科技的發(fā)展研制出了一種專門檢驗(yàn)氣壓下降速度的檢漏儀，并且在市場(chǎng)中得到廣泛應(yīng)用。

6 改進(jìn)方法

6.1 設(shè)計(jì)改進(jìn)

在對(duì)密封性進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮到各種因素如平面度、螺栓分布、極限壓力以及震動(dòng)情況等，外界環(huán)境變化也會(huì)在一定程度上影響到密封墊的質(zhì)量，進(jìn)而影響到這些密封墊的拉伸強(qiáng)度、回彈率以及柔韌性。因此在工廠制造過程中就需要合力將各種牌號(hào)以及不同的性能參數(shù)進(jìn)行分析，以此供研發(fā)人員來選擇。

6.2 制造和裝配改進(jìn)

在對(duì)密封部件進(jìn)行制造或者是裝配時(shí)需要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙進(jìn)行修改，在保證工件表面粗糙度的前提下結(jié)合目前的工藝進(jìn)行制造，同時(shí)還要盡可能地減少加工刀紋，不僅能有效提高器具的覆蓋率，而且還能夠減少零部件運(yùn)輸過程中的損傷，在對(duì)零部件進(jìn)行清理時(shí)要盡可能地將密封墊放置平整，嚴(yán)禁使用已經(jīng)扭曲的密封墊。

除此之外，還需要對(duì)密封墊的質(zhì)量進(jìn)行控制。

7 結(jié)語

解決變速箱密封墊失效的問題需要從零部件的設(shè)計(jì)源頭對(duì)零部件進(jìn)行規(guī)范，在此基礎(chǔ)上制定出《無（非）石棉墊的選用和驗(yàn)收技術(shù)》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，密封墊需要在產(chǎn)品開發(fā)初期進(jìn)行使用。而且使用時(shí)還需要對(duì)密封墊的密度、物流裝配方式、出廠試驗(yàn)等進(jìn)行檢驗(yàn)，只有保證這些參數(shù)合格才能保證密封墊的質(zhì)量，才能保證零部件的工作性能。