变速器轴承盖油封故障研究及解决方案

于明，王艳丽

（陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西 西安 710119）

前言

变速器后轴承盖油封是变速器上重要的密封原件之一，变速器的后轴承盖油封的装配质量，是变速器质量的保障之一，如果变速器油封装配不当，会造成变速器输出端渗漏油、油封脱落、油封烧蚀的主要原因。本文就是针对售后反馈的多起变速器后轴承盖油封脱落导致的烧蚀问题，通过故障模式分析、装配工艺过程中的关键步骤进行分析，得到了导致该故障的主要影响因素，并通过改进总装气密、油封压装等工艺过程，增加过程控制手段，解决了该故障，故在变速器密封问题上，油封装配质量及其的过程控制手段是非常重要的影响因素。

1 问题描述

本文基于某主机厂家反馈，客户商用车在行驶一段时间后，出现变速器烧箱，给客户造成不便和经济损失，经对故障件进行解析分析，初步断定是变速器输出轴轴承盖油封发生了部分脱出，而脱出不明显，不易被检查出，而客户在未发现输出轴油封脱出的情况下继续行驶，导致油封漏油，润滑不良，最后导致变速器烧箱，影响恶劣。现场故障照片，如下图所示：

图1 油封局部脱出

图2 油封局部脱出

2 故障分析

针对以上故障，通过对产品结构及装配过程进行分析，初步锁定油封初期装配微量偏移，可能是该故障出厂后爆发的原因。通过对该变速器输出轴后轴承盖油封的装配工艺过程进行分析，可能会引发以上初期装配偏移的原因有以下几个方面：

（1）油封装配前涂油

由于铸铁变速器在装配油封时需要给油封内孔处涂抹润滑脂，然后，在变速器材质在轻量化提升后，没有考虑此问题，在装配过程中还继续给油封内孔处涂抹润滑脂，导致油封和内孔处的接触摩擦力产生了变化，使得油封在受到外部力量时，油封很容易发生脱出故障，此原因是导致本文时效模式的主要原因之一。

（2）油封压装时偏移，导致压装过程中的轴承初损伤

在压装过程中，由于工装磨损、偏心等问题，会引起油封在压装过程中产生早起破坏，经过分析，这个原因不是本文故障的主要原因。

（3）油封装配后有无装配偏移量的检测手段

由于油封装配时一定要装正，但是长久以来，没有对压装精度进行检测，因此，无法了解装配精度是否满足设计精度要求，经过分析，本原因也不是本文故障的主要原因。

（4）油封装配后的二次损伤

由于铝合金后轴承盖油封孔内，在装配油封时涂抹润滑脂，导致摩擦力大幅度下降，且在后续气密过程中，由于充气压力的作用，导致油封被气压微量冲出，然而此时并不影响密封性能，故没有办法检出，故导致油封密封早期破坏，此原因是本文故障的主要原因。

2.1 油封涂油的影响

由于现存作业制度文件要求，在油封安装前需要给唇口和油封安装孔处涂抹润滑脂，然而油封座孔的材质是铝合金的，涂抹润滑脂后座孔表面和油封之间摩擦系数变小，故是气密过程中导致油封蹦出的主要原因之一。

经过分析后，制定工艺措施，取消铝合金内孔内涂油工序，排除摩擦力消除造成油封脱出故障的风险。

2.2 油封装配后的二次损伤

（1）个别变速箱需要进行2 次气密试验时，由于误操作，第二次充气时没有将第一次充的气压排掉或者没排干净而直接充气，造成第二次变速箱内的保压气压在60～80KPa 之间，造成油封脱出或者偏离原来的位置。脱出的油封可以直接看见，而偏离原来位置的油封在防尘罩的覆盖下难以发现，下线后流入主机厂，用户使用后，容易造成油封脱出，严重者烧箱。

（2）要解决气密仪二次加压问题，有两种可行方案，1）、气密仪升级换代；2）、气密仪改造。气密仪升级换代费用太高，为了降低成本，采用气密仪改造方案。通过多次多种方案的试验，确定通过控制气路来实现控制功能。二次加压前变速箱腔体内气压很大，可以考虑在充气之前运用压力传感器检测腔体内的气压，气压大于一定数值时，说明未排气或是排气不彻底，通过控制手段使得此时不能启动程序，进而避免二次加压。具体实现时，如（图1）在充气气路中增加一个三通，充气气路中的一路接压力传感器（图2），即时检测箱体内压力。通过气密仪的I/O 端口为传感器提供24V 工作电压，通过压力传感器输出的信号控制中间继电器工作（图3），把中间继电器的常闭触点串入启动按钮线路，当压力传感器检测到箱体内气压大于某设定值时，断开线路（图4），使启动信号屏蔽，气密仪不能启动；只有当箱体内压力小于2KPa 时，中间继电器不起作用，方可以启动气密仪。

图3 三通接头

图4 压力传感器

（3）即：当变速器腔体内存余大于5KPa 的气压时，气密仪将无法二次启动。这种方案较易实现，可靠性高，且能够满足生产节拍，彻底解决了气密检测时二次充气的问题。

图5 中间继电器

3 油封压装力研究并规范

图7 ANSYS 建模分析

通过近期研究发现，油封压装技术指标 为：表盘读数：5Mpa 是不规范的；油封压装力大小应根据不同压力机，不同的油封有不同规定；通过压装试验和ANSYS 建模分析，得出较合理的油封压装力；铸铁轴承盖：F=10～15KN；铝合金轴承盖：F=15～20KN。此压装力可作为后期工艺参数设计提供数据支撑。

4 小结

本文通过变速器输出轴油封批量脱落、烧箱故障进行失效模式及影响因素进行分析，找到了导致故障的主要因素：（1）铝合金孔内涂抹润滑脂，导致油封外圈和铝合金内孔处的摩擦系数产生了较大变化，导致油封的静态摩擦力变小；（2）在做二次气密时，没有进行泄压，导致气密保压压力增 大，大于油封和孔之间的静态摩擦力，最后导致油封前期脱出，且不易检出，流出后造成了极大的损失，通过分析后，本文对整个油封装配过程进行了分析，将会导致油封失效的主要过程进行了工艺改进，提高了油封的装配质量，并通过ANSYS 有限元分析和试验相结合的方式，得到了该位置油封压装的工艺参数，为后期工艺参数的制定提供了数据支撑。