油封不僅體積小重量輕，其物料成本在電橋BOM中的占比也微乎其微，然而當(dāng)油封失效的時(shí)候，維修和更換所付出的代價(jià)卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其自身的物料成本。

在油封失效的案例中，半數(shù)以上的問(wèn)題都出在對(duì)手件上，其中軸表面螺旋紋就是導(dǎo)致密封失效最常見(jiàn)的一個(gè)原因，也是最隱蔽最不容易被察覺(jué)到的一個(gè)原因，因?yàn)檫@些由磨削產(chǎn)生的螺旋紋既無(wú)法直接用肉眼觀察到，也無(wú)法通過(guò)常見(jiàn)的三坐標(biāo)檢測(cè)和表面粗糙度檢測(cè)來(lái)判斷。

圖1 一個(gè)典型的密封系統(tǒng)

典型的密封系統(tǒng)如圖1所示，除了油封、安裝殼體和旋轉(zhuǎn)軸外，密封介質(zhì)和工作環(huán)境（環(huán)境溫度、轉(zhuǎn)速等）也都是密封系統(tǒng)的一部分，任何一個(gè)因素的改變都會(huì)對(duì)密封的效果產(chǎn)生影響。

圖2 密封唇處的動(dòng)態(tài)油膜

如圖1所示，在密封系統(tǒng)中起到密封作用的區(qū)域就是密封唇口與軸配合的這一段，通常寬度在0.2-0.4mm之間。油封的密封唇口采用非對(duì)稱壓力分布，油側(cè)的α角大于空氣側(cè)的β角，油液在毛細(xì)作用下流入密封唇口區(qū)域，隨后在泵送空氣的作用下，流回到減速箱內(nèi)，在密封唇口形成動(dòng)態(tài)平衡的油膜（圖2），保證潤(rùn)滑的同時(shí)也可以及時(shí)帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。

軸表面出現(xiàn)的微觀螺旋紋，會(huì)影響毛細(xì)作用和泵吸作用共同作用下的密封功能。這一影響可以借助螺旋運(yùn)輸機(jī)來(lái)理解：連續(xù)的螺旋紋可以將紋理中的流體（油或氣）源源不斷地向著一個(gè)方向運(yùn)送，如果運(yùn)送的流體量大于毛細(xì)作用疊加泵吸作用運(yùn)輸?shù)牧髁浚瑒t會(huì)出現(xiàn)泄漏或者干磨現(xiàn)象導(dǎo)致油封失效。

具體是泄漏還是干磨，取決于螺旋紋的方向和軸的旋轉(zhuǎn)方向，可以借助圖3來(lái)理解和記憶：

• 右旋螺旋紋 + 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) = 泄漏

• 右旋螺旋紋 + 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) = 干磨

• 左旋螺旋紋 + 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) = 干磨

• 左旋螺旋紋 + 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) = 泄漏

   

圖3 泄漏與干磨示意

從返回件分析的角度來(lái)看，如果電橋裝配好后開(kāi)機(jī)就立刻出現(xiàn)泄漏問(wèn)題，大概率可以確定是由一三象限的兩種組合導(dǎo)致；如果是運(yùn)行了一段時(shí)間出現(xiàn)泄漏，拆解下來(lái)的油封唇口有嚴(yán)重的磨損和燒蝕現(xiàn)象，則有可能是二四象限的組合導(dǎo)致的密封區(qū)域潤(rùn)滑冷卻不足，進(jìn)而引起的密封失效。

根據(jù)DIN 3760/3761標(biāo)準(zhǔn)，與油封接觸的密封軸需要滿足：

• Rz 1–5 μm
• Rmax 6 μm
• 同時(shí)不能有軸面損傷和表面螺旋紋

 

更詳細(xì)的要求可以參照戴姆勒的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)MBN 31007

圖4 放大的表面螺旋紋

圖4是軸表面螺旋紋的檢測(cè)截圖，Y是軸向，X為徑向，θ便是磨削螺旋紋的螺旋角，對(duì)于密封區(qū)域的軸表面來(lái)說(shuō)，要求磨削紋為0°，即無(wú)螺旋結(jié)構(gòu)，在圖紙上通常以“無(wú)表面螺旋紋”或“無(wú)進(jìn)給磨削”來(lái)體現(xiàn)。

需要注意的是，對(duì)于密封區(qū)域而言并非表面粗糙度越小越好，過(guò)高的表面粗糙度要求反而會(huì)減弱軸表面的毛細(xì)效應(yīng)和泵吸效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致密封失效。
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