某汽车发动机水泵轴承漏脂分析及改进措施

谢 骎，陈 勇，李 文

（四川化工职业技术学院，四川泸州 646099）

0 引言

汽车发动机水泵轴承应具有较好的抗热性、较高的承载能力以及良好的密封性能。由于汽车发动机水泵的空间位置受限制，散热面积小，工作条件恶劣，要求汽车发动机水泵轴承在恶劣工况下仍能保证正常运转。但该类轴承的密封具有一定的难度，其密封可靠性及耐久性能将直接影响水泵的使用性能和寿命，同时会影响汽车的正常运行。因此，对该类轴承的漏脂研究很有必要。

1 问题描述

在与西峡水泵、NSK（以下称“三方”）分析水泵法兰螺纹损坏问题时，对水泵进行解剖，在此过程中发现水泵轴承漏脂，后又对一台做完287 h 全速全负荷试验的水泵进行解剖，也发现轴连轴承漏脂，如图1 所示。经过初步分析后认为轴承存在异常漏脂问题。

图1 轴承漏脂实物

2 问题分析

由于轴承旋转过程中润滑脂受到离心作用或机械挤压等作用，润滑脂迁移到易产生泄漏的密封唇处，随着轴承的旋转，润滑脂被转移到轴承外部。因此，初步分析汽车水泵轴连轴承漏脂的原因有：①皮带张紧力过大；②轴连轴承的选配不合理；③轴连轴承的批次质量有问题。经过分析，绘制了汽车水泵轴连轴承漏脂的鱼骨图，如图2 所示。

3 解决思路

（1）皮带张紧力测量。测量发动机皮带张紧力是发动机装配过程中的重要工序。皮带过松，将引起皮带相对皮带轮打滑，皮带过紧，将增加轴承的磨损。因此，发动机皮带张紧力调整得是否准确将直接影响到水泵工作状况。为保证能够准确测量发动机皮带张紧力，三方通过皮带张紧力测量工具对水泵皮带张力进行了检测，结果如下。

图2 轴连轴承漏脂鱼骨图

台架实验室3 台生产线装配状态的G01 发动机：338 N，226 N，254.5 N；1 台按10 kg 力下压7 mm 状态手动调整的G01 汽油机：847 N；3 台参考样机：286 N，371 N，433 N；2 台三菱4G64 发动机：991 N，670 N。经过对比认为，目前生产线装配水泵皮带的张紧力比同类机型的偏低，可以看出此次水泵轴承漏脂不是由于皮带张紧力过大而引起的。

（2）原机轴连轴承与NSK 昆山轴连轴承的结构分析。原机水泵轴连轴承为2 排14 个滚动体，NSK 昆山水泵轴连轴承为2排12 个滚动体，轴承结构存在差异。

（3）轴连轴承的批次质量问题。检测NSK 昆山轴连轴承的轴向游隙和径向游隙均在图纸要求公差的上限，存在一定隐患。

三方经过讨论一致认为漏脂情况将会影响产品批量质量，必须彻底检查问题真因。西峡汽车水泵股份有限公司需按照要求工况做水泵（装有最新批次轴连轴承）的漏脂检测试验（40 h），并提交相关的分析报告。

4 实验验证

针对水泵运转中存在的漏脂情况，参照现有轴连轴承密封性能的技术条件，西峡汽车水泵股份有限公司中心试验室1307100-G01 水泵总成的可靠性试验台根据国家机械行业标准JB/T 50033.2—1994 开展了水泵轴连轴承可靠性试验。现有的密封轴承漏脂试验及其结论的依据是侧重于评价轴承本身的密封性能，即对于同一组轴承，采取固定转速、相同的检验介质、相同介质温度、相同的系统压力，查看轴承的漏脂情况。试验前对西泵公司生产的G01 水泵和日本原装G01 水泵检查情况对比见表1。

表1 水泵检查情况对比

实验过程：启动1307100-G01 水泵总成可靠性试验台，水泵总成以7920 r/min 的转速运转。利用PLC 设置变频器参数控制水泵转速从零到试验转速的时间为15 s，保持30 s，从试验转速到零为15 s，1 min 为1 个循环。利用PLC 对水泵循环次数进行计数。试验前扩大水泵泄水孔，随时观察轴承漏脂情况。对比试验结果见表2。

图3 轴承外圈情况

通过实验，在同等试验条件下进口水泵日本NSK 原装G01 水泵轴承未漏脂，而NSK 昆山工厂G01 轴承漏脂，初步总结如下。

（1）轴承游隙检测。进口轴承的轴向游隙、径向游隙、法兰盘端轴径向偏摆量均小于昆山工厂G01 轴承游隙；

（2）总成轴承游隙检测。进口原装水泵轴承轴向游隙、法兰盘端面偏摆量、法兰盘外圆径向偏摆量均小于公司G01 水泵轴承游隙（NSK 昆山工厂G01 轴承）；

（3）从原装轴承、昆山轴承的轴向游隙分析，2 种轴承设计结构不同，昆山轴承游隙过大，造成漏脂。

5 改进措施

图4 轴承连接法兰端情况

图5 轴承叶轮端情况

表2 对比试验结果

使用NSK 进口轴承替换原有轴承，替换轴承后的水泵在实验中心发动机台架近40 h 的性能试验和40 h的冷热冲击试验，共计80 h，拆泵前水泵转动灵活，水泵未出现漏水痕迹。拆解后轴承外圈无变色（图3），轴承连接法兰端正常，无漏脂（图4），叶轮端正常，无漏脂（图5），水封正常（图6）。

图6 水封情况

6 结束语

分析水泵轴连轴承漏脂问题，探讨轴承结构及游隙对漏脂的影响，找出水泵轴承漏脂的正真原因，给出依据轴承使用工况确定适宜的轴承建议，旨在既能防止漏脂，又能使轴承得到有效润滑，确保轴承长期稳定运转。