王能誌，林（lín）麗紅
（台州耀江軸承有限（xiàn）公司，浙江（jiāng）台州 318058）
摘 要：針對汽（qì）車矽油風扇離合器軸承特殊的防漏矽油密封性能，結合原有汽車軸承密封結構，設計了一種（zhǒng）新的利（lì）用矽油工作壓力具有自鎖功能的接觸式雙唇密封結構，並對新設計的DC6204-2RSL汽車（chē）矽油風扇離合器軸承進行了漏脂（zhī）、防塵、動靜態條（tiáo）件下的（de）漏矽油密封性（xìng）能試驗。結果表明，新的密封結構可以有（yǒu）效地防止矽油在動、靜態（tài）條件下（xià）從密封圈處漏出，滿足汽車矽油離合器的使用性（xìng）能要求。
關鍵詞：滾動軸承；矽油風扇離合器；密封；結構；性能
汽車矽油風扇離合（hé）器是國家推廣的汽車節能、環保產品，采用（yòng）矽油作（zuò）為介質，利用矽油高黏度的特性傳遞扭矩，同時也是高速汽（qì）車發動機經常采用的一種液力減（jiǎn）速器（qì），通過溫度傳感器自動控製離合器的（de）分離和接合，隨著發動機（jī）循環水的溫度變（biàn）化而自動調節冷卻風扇（shàn）的轉速，保證發動（dòng）機（jī）始終在Z佳熱工況下運轉。裝有矽油風扇離合器的汽車，在節約能源、降低噪聲、改善發動機冷啟動性能、延長發動機及風扇的壽命，提高整車（chē）動力特性（xìng）等方麵（miàn）有顯著效果。但由於軸承的（de）動態密封性能不穩定，會使傳遞（dì）扭矩的（de）介質（zhì）矽油泄漏，導致（zhì）風扇離合器性能失效而造成發動機損壞。由於風扇離合器是不（bú）可拆卸的總成，軸（zhóu）承（chéng）無法更換，隻要出現矽油泄漏現象，其性能就會改變（biàn），很快就會造成產（chǎn）品性能（néng）完全失效，嚴重影響了節（jiē）能新產品在國產汽（qì）車上（shàng）的推廣使用[1]。本文設計了一（yī）種新的利用矽油工作壓力（lì）具有自鎖功能的接觸式雙唇密封圈結構，並對使用（yòng）該新密封結（jié）構的軸（zhóu）承DC6204-2RSL進行了漏脂防塵密封性能試驗。
1 軸承工況與密封性能要求
1.1軸承工況
（1）軸承裝入矽油風扇離合器總成後，其（qí）一側密封圈與帶有壓力的矽油直接接觸，另一側密（mì）封圈與空氣接觸。
（2）矽油風扇離合器工作（zuò）時，轉速一般為3000～5600r/min。
（3）矽油黏度為3×10-3m2/s（矽油BYll-106）。
（4）當矽油風扇（shàn）離合器前端的氣流（liú）溫度達到60～65℃時，矽油從貯油腔（qiāng）進入工作腔（qiāng），此（cǐ）時矽油風扇離合器處於接（jiē）合狀態。
1.2密封性能要求
（1）在高溫、高速下的高密封性能要求。
（2）在高、低溫條（tiáo）件下，軸承密（mì）封（fēng）圈不能出現老化、龜（guī）裂及油脂滲漏現象。
（3）在靜態條件（jiàn）下（xià），軸承試驗溫度為120℃，不允許有（yǒu）任何的矽（guī）油泄漏現象。
（4）在動態條件下（xià），軸承（chéng）試驗溫度（dù）為120℃，外圈（quān）固（gù）定，內圈以6000r/min旋轉（zhuǎn），不允許有任何的矽油泄漏現象。
2 密（mì）封結構的設計
由於汽車（chē）矽油風扇離合器用軸承使用工（gōng）況特殊（shū），即要適應高溫、高速情況，滿足常規汽車（chē）軸承（chéng）要求的防塵（chén）、防漏脂效果，又由於該軸承一側密封圈和矽油直（zhí）接接觸，且在工作時，要求矽油不能從（cóng）軸承密封圈處（chù）漏出離合器總（zǒng）成，造成離合器總成失效（按照現行的密封（fēng）設計很難滿足這兩方麵的要求）。
矽油主要是從（cóng）密封圈與外圈防塵槽配合處和與內圈防塵（chén）槽配合處泄漏。密封（fēng）圈與外圈防塵槽配合徑向壓縮（suō）式密封，采用過盈配合，過盈量比一般密封圈大（dà），一般采用0.20～0.30mm，再通過密封圈外唇口彈性槽的（de）自（zì）動調整，與外圈防塵（chén）槽產生軸向過盈（yíng），所以矽油很難從該處配合接觸（chù）泄漏。
故密封圈（quān）內唇口與內圈防塵槽的密封結構設計是保（bǎo）證汽車矽油風扇離合器軸承密封性能（néng）的關鍵。
為（wéi）此，在結合原有汽車發電機軸承（chéng）用多唇口迷宮式密封結（jié）構的基礎上（shàng），通過利用矽油的工作壓（yā）力使密封圈內唇與內圈防塵槽接觸更緊密，設計了一種具有白（bái）鎖功能的接觸式雙唇密封結構（圖（tú）1）。
l.外唇口；2.內唇口；3.防塵槽密封斜麵
圖 1雙唇密封結構
在圖1的密（mì）封（fēng）結構中（zhōng），外唇口是（shì）該密封結構的關鍵，外唇口（kǒu）與防（fáng）塵槽密封斜麵為接觸式結構（gòu），起到正常的（de）防塵和防（fáng）漏脂效果，當密封（fēng）圈外側（cè）有矽油（yóu）工作壓力時，利用矽油工作壓力，使外唇口（kǒu）與防塵槽密封斜麵緊密接觸，保證矽油不從此處漏（lòu）出，而且矽（guī）油工作壓力越大，接觸量越（yuè）大，防漏效（xiào）果越好。密封圈受矽油工（gōng）作（zuò）壓力（lì）時密封結構如圖（tú）2所示（shì）。為保證有較好的壓力接觸，防塵槽密封斜麵的角（jiǎo）度很關鍵，角度太小，壓力接觸（chù）大，對密封圈耐磨性不利且會提高軸承自身發熱；角度太大，壓力接觸小，不利於利（lì）用矽油（yóu）壓力進行自鎖防漏矽油，根據試驗一般該角度采用25°～35°。另外，為提高密（mì）封圈耐磨性能，防塵槽密封斜麵采用磨削精加工（gōng）方式，使表麵粗糙度Ra≤0.8μm，並嚴格控（kòng）製內圈防塵槽尺寸公差。內唇口可防止軸承內部潤滑（huá）脂直接向外（wài）漏出，起到導向（xiàng）潤滑脂（zhī）流動的作用[2]。
圖2 受矽油工作壓（yā）力時密封結構
3 密封圈材料和油脂的選擇
矽油風扇離合器（qì）從60-65℃時開始（shǐ）工作，由於其安裝在發動機旁，受外界環境溫度和發動機發熱與散熱（rè）條件的影響，再加上（shàng）軸承工作時自身發熱，工作時軸承溫度將達130～150℃。普通的丁腈橡膠Z高耐溫為120℃，達不（bú）到軸（zhóu）承使用（yòng）工況要求，而且密封圈要求高耐（nài）磨（mó）性，所以一般采用氟橡膠；但是氟橡膠製造工藝複雜（zá），價（jià）格太高，故（gù）部分產品（pǐn）中采用聚丙稀酸脂橡膠材料。
對於汽車矽油風（fēng）扇離合器軸承用潤滑脂，不但要求耐高溫、高速、壽命長，還必須考慮油脂和工作矽油的相容性問題，雖然密封（fēng）圈（quān）可以防止矽油從內、外圈防塵槽與密封圈唇口接觸處漏出，但是也可能有極少（shǎo）矽油滲透（tòu）到軸承內部，故選擇（zé）信越化學（xué）矽基潤（rùn）滑脂G40M。
4 密封性（xìng）能試（shì）驗
4.1漏脂防塵密封性能試驗
為驗證新（xīn）設計的（de）密封結構能否滿（mǎn）足常規汽車軸承要求的防塵、防漏脂效果，按照現行（háng）行業標準規定的試驗方法[3]，漏脂和防塵性能試（shì）驗轉速都（dōu）為6000r/min，軸承試驗溫度為120℃，漏脂性（xìng）能試（shì）驗在BGT-1型漏脂溫升試驗機上進行（háng）測試，防塵性能試（shì）驗在BGT-1A型（xíng）防塵（chén）試驗機上進行測試。以下為（wéi）新開發設計的DC6204-2RSL汽車矽油風扇離合器軸承的密封（fēng）性能試驗數據，表1為漏脂試驗數據；表2為防塵試驗數據。結果表明，新設計的密封結構在漏脂和防塵效果上與常規密封結構具有同樣（yàng）的效果。
表1 DC6204-2RSL軸承漏脂試驗
表2 DC6204-2RSL軸承（chéng）防塵試驗
4.2漏矽油密封性能試（shì）驗（yàn）
4.2.1試驗流程
先（xiān）將試驗軸（zhóu）承進行高、低溫密封性能試（shì）驗，然（rán）後再將經過高、低溫密封性能（néng）試驗合格（gé）的產品再分別（bié）單獨進行靜、動態漏矽油密封性能試驗。
4.2.2高、低溫密封性能試驗（yàn）
將軸承置於（-35±5）℃低溫箱內1h，然後在（zài）（25±5）℃室溫（wēn）下放置（zhì）1h，再放（fàng）置到（155±5）℃高溫箱內1h，Z後在（25±5）℃室溫下（xià）放置1h為一（yī）個循環。共進行20個循環，檢查密封圈是否（fǒu）出現老化、龜裂及油脂滲漏，然後將試驗合格的軸承再進（jìn）行靜態和動態漏矽油密封性能試驗。
4.2.3靜態漏矽油密封性能試驗
將經過以上高、低溫密封性能（néng）試驗合格的軸承外徑水平裝配在自製試（shì）驗機殼體內，內徑采（cǎi）用尼龍密封塞塞緊（jǐn），防止矽油從內（nèi）徑處漏出，然後將試驗機殼水（shuǐ）平放置（zhì）在試驗台架上，矽油（yóu）注入到試驗機殼內，試驗機殼內（nèi）矽（guī）油深度為200mm，使試驗軸承一側密封圈直接（jiē）接觸矽油，另一側暴露在空氣中，以方便觀測矽油是否外漏。軸承試驗溫（wēn）度（dù）為120℃，試驗24h後將矽油倒（dǎo）出，取出軸承，用120#清潔汽油擦拭與矽油直接接觸（chù）的軸承密封圈表麵，測（cè）量軸承質量。對試驗前、後的軸承進行稱重比較，變化量應不大於0.10g；試驗過程中觀察和空氣接觸的密封圈，目測軸承密（mì）封圈（quān）表麵不（bú）應有矽（guī）油漏出現象。試驗結果（guǒ）（表3）說明，軸承在靜態下防漏矽油密封性能合格。
表3 DC6204-2RSL軸（zhóu）承靜態漏矽油試（shì）驗
4.2.4動態漏矽油密封性能試驗
使用與靜態試驗同樣方法裝配（pèi）試驗軸承，使試驗軸（zhóu）承一側（cè）密封圈直接接觸矽油（yóu），另一側暴（bào）露在空氣中，不同的是將與內徑配合的尼龍密封（fēng）塞更換為與試驗（yàn）台架下電機連接的連接驅動軸（zhóu），機殼內矽油深度同樣（yàng）為200mm，試驗溫（wēn）度也為120℃，軸（zhóu）承轉速為6000r/min，試（shì）驗6h後將矽油倒出，取出（chū）軸承，用120#清潔汽油擦拭與（yǔ）矽油直接接觸的軸承密封圈表麵（miàn），測量軸承質量。對試驗（yàn）前、後的軸承進行稱重比較，變化量應不大於0.10g；試驗過程中觀察（chá）和空氣接觸的密封圈（quān），目（mù）測軸承密封圈表麵不應有矽油漏出現象。試驗結（jié）果（表4）說明，軸（zhóu）承在動態條件下防漏矽油密封性能合格。
表4 DC6204-2RSL軸承（chéng）動態漏矽油試驗
5 結束語
根據以（yǐ）上DC6204-2RSL汽車矽油風扇離合器軸承試驗結（jié）果可知，新設計的具有自鎖功能的接觸式雙唇密封結構不但能滿足常規汽車軸承對漏脂防（fáng）塵密封性能（néng）要求，而且還解決（jué）了一般密封結構不（bú）能（néng）解決的防漏矽油密封性能，很好地解決了因軸承（chéng）密封圈處漏矽油而使汽車矽油風扇離合器總成失效的問（wèn）題，極大地提（tí）高了汽車矽油風扇離合器性（xìng）能指標。
參考文獻：
[1]章鴻（hóng）.汽車風扇離合器失效原因分析與控製[J].汽車工藝與材（cái）料，2000（4）：43-44.
[2]王能誌，林麗紅，李建華.密封（fēng）間隙和長度對深溝球軸承密封性能的影響（xiǎng）[J].軸承，2006（4）：22-24.
[3]JB/T8571-2008，滾動軸承密封深溝球軸承防塵、漏脂、溫升性能試驗規程（chéng）[s].
來源：《軸承》2009年6期
