梁學禮
(長城汽車股份有(yǒu)限(xiàn)公司技術中(zhōng)心;河北省汽車工(gōng)程技術研究中心)
【摘(zhāi) 要】:受能源危機和環境保護等(děng)多重因素影響,目前全球新能(néng)源汽車發展迅速,新能源較傳統動力的顯(xiǎn)著區別就是是驅(qū)動電(diàn)機的高轉速,與之而來的技術難題就是傳動(dòng)係統如何滿足(zú)高轉速要求。本文重點介紹新能(néng)源減速器的高速油封(PTFE)的創新開發及應用,從而解(jiě)決了新能源高速油(yóu)封的開發難題。
新能源電驅動的發展方向是高(gāo)轉速、小型化、集成化,目前很多電驅動總成集成化&小(xiǎo)型化設計方案是同軸電橋(即電驅動的動力輸入和輸出在同一軸線上,半軸需(xū)從電機(jī)軸和減速器輸入軸中心中空穿過),減速器輸入軸軸徑加大,對應油封唇(chún)口直徑增大,則油封的Z大線速度遠超傳統橡膠油封的極限水平(傳統油封線速度的極限約<20m/s,而同軸電橋的輸(shū)入軸油封線速度約(yuē)30-40m/s)。油封的高速性能(néng)成為新能源(yuán)電驅動發展的技術瓶頸。
1 PTFE高速油封的創新開(kāi)發應用
通(tōng)過行業不斷創新實踐,Z終高速(sù)油封有了跨界的解決方案——PTFE(聚四氟(fú)乙烯),PTFE高速軸封原來大量成熟(shú)應用於工業壓縮機及航(háng)空航天事業,PTFE材料具備以下優(yōu)點:
①超強的抗(kàng)化學(xué)性能;②極端的工作(zuò)溫度(-50℃至200℃);③能承受(shòu)40m/s線速度(強化後可達100m/s);④低摩擦,壽命長,可以在潤滑不足或無潤滑情(qíng)況下(xià)運行。
PTFE高速油封的(de)缺點是價格貴,其大約是同尺寸規格的(de)橡膠油封價格(gé)的10倍左(zuǒ)右。
PTFE高(gāo)速油封已經成功應用於歐洲一款高性能(néng)的新能源同軸電驅動橋上。目前全球也僅有歐洲(zhōu)3家供應商具備生產PTFE高速(sù)軸封的能力。
國內新(xīn)能源市場也開始探索(suǒ)開(kāi)發同軸電驅動橋,並且也陸續開始引入PTFE高速油封。相信在不久的將來,FTFE高速油封在國內新能源汽車領域將會大量開發應(yīng)用。
2 PTFE高速油封的產品介紹
①產品結構與成型(xíng)工藝:PTFE區別(bié)於傳統油封的生產加工工藝,傳統油封主要是硫化(huà)成型,PTFE油封各部件主要是機加工成(chéng)型。主唇密封結構由PTFE棒料經機床加工成圓(yuán)環性薄片,外殼和內圈為金屬材料由模具衝(chōng)壓成型。大致如圖1。
主唇的成型工藝(yì)如圖2。
油封組件工藝大致如(rú)圖3。
由於PTFE油封核心部分都是機(jī)加工成(chéng)型,所以其具(jù)備尺寸可定製式設計和試製周期短等優點。在產品設計和驗證上都具有很大優勢。
②PTFE油封匹配設計的注(zhù)意事項:
1)軸/軸套表麵粗糙度:Ra0.2um為(wéi)Z佳,可接受值不超過Ra0.4um。
軸的(de)推薦加工方式:徑向磨削加工,減小軸向(xiàng)泄露紋路。無泄露路徑定義為:+/-0.05度。
具體定義如(rú)圖4所示。
2)軸的硬度:>60HRC;可接受範圍:>55HRC。
3)軸的圓度“OOR”:<=2個凸邊(biān)時,OOR<0.005mm;>2個凸邊時,OOR<0.0025mm。
軸跳:<0.05mm。
具體定義如圖5所(suǒ)示。
4)孔的(de)粗糙度:Ra0.8um為Z佳,可接受值不好過Ra1.6um。
5)孔的圓度“OOR”<0.05mm。
具體定義如圖6所示。
③油封裝配注意事(shì)項:
1)外圈與殼體過盈壓(yā)裝,因為(wéi)金屬與金屬(shǔ)過盈壓裝,為(wéi)防止壓裝鐵(tiě)屑產生,可以於外圈塗抹潤滑油便於裝配,壓裝完成後在外(wài)圈與(yǔ)殼體結合麵外側可以打密封膠,防止外圈工作後滲油;
2)內主唇與軸(zhóu)裝配時,注意導正,且(qiě)要注意軸端倒角處是否有尖(jiān)角毛刺,裝配到位處軸位是否有(yǒu)軸向可辨劃痕,防止油封裝配和工作時劃傷。
與軸配合到位後,可在與軸配合處(chù)均勻(yún)塗抹潤滑脂,保證初期潤滑,降低主唇初期磨損,從而大大提高PTFE油封壽命。
④PTFE高速(sù)油封試驗驗證及注意事項。
1)PTFE高速油封根據(jù)開發進度可以(yǐ)先安排(pái)零件單體試驗,注意油(yóu)品及油線位置(zhì)要與總成狀態一致,試驗轉速要(yào)與整車輸入吻合;
2)電驅(qū)動總成台架試驗:模(mó)擬整車極限高速工(gōng)況,極限油溫工況,運轉整車高速耐久的裏程,試驗過程中(zhōng)可以於總(zǒng)成樣箱油封附(fù)件外殼開孔,便於觀(guān)察試驗過(guò)程中是否(fǒu)油封有漏油、滲油等失效;
3)試後分析:如試驗正常進行完成後,拆(chāi)解油封後,觀察主唇是否有異(yì)常變形或磨損,可用投影儀測輪廓(kuò),用卡(kǎ)尺測主唇厚度等數據分析。
3總結
綜上:簡要介紹了PTFE高速油封在新能源汽車的減速器油封的應用開發注意事項,並介紹了PTFE的生產工藝及優缺點(diǎn)。
目前新能源市場發展迅猛(měng),而(ér)PTFE油封又能解決更高線速的的技術(shù)難題,相信(xìn)在不久的中國新(xīn)能源市(shì)場,PTFE高速油封一定會快速應用並大量推廣,也(yě)相信中(zhōng)國的新能源汽車一定會(huì)走在世(shì)界的Z前列。
來源:《內燃機與配件》2019年07期