某后桥半轴密封垫的选用与半轴螺栓力矩性能的影响分析

马寅锟，刘 松

（合肥美桥汽车传动及底盘系统有限公司，安徽合肥230051）

某后桥半轴密封垫的选用与半轴螺栓力矩性能的影响分析

马寅锟，刘 松

（合肥美桥汽车传动及底盘系统有限公司，安徽合肥230051）

后桥总成是整车的重要组成部分，通常全浮式轮端密封主要依靠油封密封，为了辅助密封，防止半轴与轮毂结合面渗油，则在两者之前增加一层密封垫作为一种辅助密封方式，如何选择密封垫需要进行验证分析，最终选定合适的密封垫。既能起到辅助密封的作用，又不会因半轴密封垫的材质等性能因素影响原半轴螺栓的拧紧力矩的性能，并为后期半轴密封垫设计提供一定的参考依据。

后桥总成；半轴密封垫；拧紧力矩

普通全浮式汽车的驱动桥处于传动系的末端，是汽车中关键零部件之一。全浮式半轴轮端通常采用半轴油封和轮毂内油封进行密封，半轴密封垫作为辅助密封件，位于全浮式半轴内端面与轮毂外端面的之间，如果密封垫材料选用不当，在使用初期可以起到辅助密封作用，但使用一段时间会造成半轴螺栓松动的风险，同步也失去辅助密封的效果，因此，需要分析原因并找到选择合适的材料。

1 常用密封垫材料性能参数区别

常用的密封垫通常根据器自身的不同的性能参数决定其应用领域，具体主要性能参数如表1所列。

表1 常用密封垫备选材料[1]

由于此次主要分析运用在后桥上，则选取牛皮纸垫（见图1）和无石棉纤维垫片（见图2）进行试验对比，分析哪一种垫片更为合适用。

图1 牛皮纸垫

图2 无石棉纤维垫片

2 台架试验验证

2.1 试验的主要思路

模仿半轴密封垫实际装配关系，在动态疲劳扭转工况下，其性能对半轴螺栓拧紧力矩的影响。

2.2 试验过程

（1）准备试验件。半轴纸垫按装配关系装配轮毂单元上，将每颗螺栓做序号标识，并在沿紧固件外边、半轴法兰外圆、轮毂外边做画线标识，具体如图3所示；

（2）通过工装将将轮毂单元连接至疲劳试验机，具体如图4所示；

图3 装配试验件

图4 装配试验台架

（3）安装台架后，输入试验参数，参数为正弦循环载荷波型即从M0min（最小扭矩）扭转至M0max（最大扭矩），再回到M0min（最小扭矩）。

（备注：M0min=0.1Mpc M0max=Mpc+M0min，其中Mpc为该半轴所装配的后桥最大输出扭矩× 0.6）。

最后启动扭转疲劳试验机。

2.3 试验结果整理

按照试验输入，启动疲劳试验扭转台架，每隔一定疲劳循环次数计为一轮（整个试验可进行两轮或者三轮），每轮结束后进行如下操作：

（1）先仔细观察画线标识有无相对位移，用于判断螺栓是否发生转动；

（2）依次检测每个螺栓的扭矩（统一往拧紧方向检测），形成记录表，以得出在试验中半轴紧固件拧紧力矩是否有衰减情况。

2.3.1 试验数据统计

试验数据统计表如表2所列。

表2 试验数据统计表

2.3.2 外观检测

无石棉纤维纸垫：发生撕裂变形严重，具体如图5所示。

图5 试验后无石棉纤维纸垫

牛皮纸垫：未发生撕裂变形量较小，具体如图6所示。

图6 试验后牛皮纸垫纤维纸垫

3 结论及建议

（1）在相同的轮端和扭转疲劳工况下，无石棉纤维纸垫会造成半轴螺栓在试验中拧紧力矩的严重衰减：初始扭矩为140 N·m，经过一定疲劳扭矩次数，衰减至平均30 N·m左右，此结果会造成半轴螺栓在使用中具有松脱断裂的风险。

（2）在相同的轮端和扭转疲劳工况下，牛皮纸垫未对半轴螺栓在试验中拧紧力矩的造成衰减：同样的初始扭矩为140 N·m，经过一定疲劳扭矩次数，衰减至平均130 N·m左右。此结果不会造成半轴螺栓在使用中具有松脱断裂的风险。

（3）主要分析原因及建议：无石棉纤维纸垫从材料特性上具有一定的压缩回弹率（7%~17%）及蠕变松弛性能，则在一定扭转工况下，会发生严重的变形，固然螺栓本身并没有发生转动，但是半轴与轮毂中结合面之间已逐渐产生间隙，使得螺纹的牙型之间失去咬合力[2]，造成半轴螺栓的拧紧力矩衰减严重，最终使得半轴螺栓具有松脱断裂的风险。由此可知，无石棉纤维纸垫并不适合用在有相对扭转相对运动趋势的后桥轮端结合面，而使用牛皮纸垫则相对更好。

[1]谢苏江，蔡仁良.无石棉垫片材料的高温时效性能研究进展[J].石油化工设备技术，2005，26（1）：48-52.

[2]成大先，王德夫，姬奎生，等.机械设计手册：润滑与密封[M].北京：化学工业出版社，2010.

The Selecting of SealSpacer and Torque Analysis of the Shaft Bolt for a Rear Drive Axle

MA Yin-kun，LIU Song
（Hefei AAM Automotive Driveline&Chassis System Co.，Ltd.，Hefei Anhui 230051，China）

Rear drive axle is one of the most important parts of the vehicles，we normally apply oil seal to the full-floating wheel end to avoid leaking oil.And also，we add a paper spacer to the joint of shaft and wheel hub to enhance sealing effect.How to select a proper paper spacer is also proved by the analysis of the experiment.Selecting a proper paper spacer will be very much helpful to avoid leaking oil and the material of paper spacer will not affect the torque of the shaft bolt.It alsomakes a reference to designers of this field.

wheel hub assembly；paper spacer；the shaft bolt torque

U463.2

A

1672-545X（2017）04-0059-03

2017-01-26

马寅锟（1986-），安徽宿州人，本科，目前从事汽车后桥设计开发及LRPP平台标准化工作。