差速器半轴安装偏心的理论计算与测量方法研究

胡禅，宁垒

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

概述

油封是一种旋转用唇形动密封圈，主要用于密封低压工作介质或润滑油液外泄，并且防止外界灰尘或其他杂质进入到机器内部。

在自由状态下，油封的密封唇口内径一般会比配合轴的直径小，这样，油封装配到配合轴上后，油封有一定的过盈量，过盈量的大小由配合轴、孔的尺寸配合边界确定，但轴因为加工精度，本身会有一定的跳动量，再加上轴安装时的偏心，造成轴在旋转状态下，会因振摆、跳动的间隙，造成油封唇口与半轴出现间隙的可能，形成泄漏通道，导致密封失效。

所以，油封设计时，都会根据轴偏心和安装偏心的大小，设计合理的过盈量和结构，避免泄漏通道的产生。但为确保密封效果，油封在实际使用过程中的最大偏心量应该加以严格控制，一般的偏心量范围见下表1：

表1 油封最大允许偏心量 （单位：mm）

1 半轴安装偏心理论计算

差速器油封与半轴配合如下图1所示。

图1 差速器油封与半轴配合示意图

因为半轴轴向的尺寸不影响半轴的安装偏心，故在进行理论计算时，只需考虑到半轴径向的尺寸链影响（上图1所示的X和Z两个方向）。

1.1 Z方向尺寸链计算

以右侧半轴为例，对Z方向上影响的尺寸进行分析（如下图2所示），计算差速器壳中心和半轴中心的理论偏差。

图2 半轴安装X方向尺寸链

上图中，各代号表示意义如下表2：

表2 各代号代表意义

图3 半轴与油封配合最大安装偏心尺寸示意图

实际整车半轴在安装时，半轴固定方式不同（可能会使用中间固定支架过渡），尺寸链可能有所不同，导致油封中心和半轴中心的偏差有所差异，但计算过程相同。

结合半轴结构和尺寸，计算半轴与油封配合出的最大安装偏心Ae，如图3所示。

上图中 L0：半轴轴承中心距半轴轴向定位处距离

L1：半轴轴承中心距油封密封唇口出距离

半轴相对于油封密封唇口处的安装偏心：

式中 A4：差速器壳中心到油封中心的偏差

A5：油封中心相对半轴中心的偏差

1.2 X方向尺寸链计算

根据半轴的安装固定方式，按照以上方法，计算X方向极限尺寸链造成的油封中心相对半轴中心的偏差。

1.3 半轴安装的最大安装偏心

比较以上X和Z方向的安装偏心计算值，选取较大的偏心计算值，作为整车半轴安装的最大偏心。

2 半轴安装偏心实际测量

理论计算完成后，还需再实际测量半轴装配完成后的安装偏心，测量步骤如下：

1）将半轴、差速器按照实际装配方式固定在台架上，确保装配完整（差速器油封不要装配）；

2）选取合适百分表（提高测量精度可以使用千分表），将百分表固定在半轴上，使其不能晃动，检测头贴紧油封安装孔内壁；

3）缓慢转动半轴一圈，读取百分表指针最大和最小值，分别记录，最大和最小值的差值，即为实际检测的安装偏心；

4）重复步骤2，多次测量，求平均值；

为确保测量的准确性，可将半轴多次拆装进行测量。

3 结论

通过半轴安装偏心的理论计算和实际测量，为油封的实际提供了较为可靠的输入依据，避免后期因为半轴安装偏心过大造成的油封泄漏故障。但在实际油封的设计开发中，不能仅仅依靠这些理论的校核，其密封性能仍需多方面的单体试验、台架试验，以及整车耐久性能试验进行验证。

参考文献

[1] 王亚萍,韩桂华,焦卫兵.液压泄漏防治技术] [M].北京:机械工业出版社,2012.