汽车发电机轴承密封性能研究和改进

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1、汽车发电机轴承密封性能研究和改进　　摘要：汽车行车安全及速度的提高与自身发电机有着莫大的关系，而发电机则受到了其轴承密封性能的影响。基于此，本文就提高汽车发电机轴承密封性能展开了几方面的工作；设计的主参数保证轴承工作过程中同样径向游隙时的较小轴向游隙；密封采用三唇两腔、动态补偿式结构；选用耐高低温、抗磨损的密封橡胶材料，以提高密封性能，满足寿命要求；润滑材料采用性价比较高的专用耐高低温、长寿命润滑脂；同时优化了加工工艺参数，制订了保证密封槽尺寸和形状的加工方法。关键词：汽车发电机轴承密封性能随着汽车性能的不断提高，对汽车发电机轴承的性能也提出了更高的要求

2、。汽车发动机轴承具有高转速（最高工作转速已超过20000rpm）、变速变载、高低温环境、高密封性能以及低的启动和旋转力矩、长寿命、高可靠性等要求。5目前，国内汽车发电机轴承质量水平与国外先进水平相比还有较大距离，主要问题有，密封性能较差，产品寿命较低，可靠性不高，特别是批量生产时难以满足国内外高端客户的要求。国内较好企业生产的该类轴承寿命基本在8～12万公里，个别企业能达到14～16万公里，但与国外一流主机客户20万公里以上的要求差距很大，无法与国际知名轴承公司竞争。汽车发电机的轴承密封性能的好坏对发电机的质量影响至关重要，而如何才能提高汽车发电机轴承的

3、密封性能，已经成为了当前相关行业普遍关注的问题，并且也是一个十分棘手的难题。以6303-2RS1/C3LHT（2RZ）汽车发电机轴承为例，经过仔细研究分析后，在原有经验的基础上，对产品设计和加工工艺进行了改进，结合轴承沟道与内圈结构设计、套圈防尘槽加工、密封圈材料选择及油脂控制等，分析了提高汽车发动机轴承密封性能的一些有效方法，希望对相关行业有所借鉴。1、轴承沟道与内圈结构设计汽车发动机应满足高速、高温及高密封性能要求，为了实现这些要求，对6303-2RS1/C3LHT轴承沟道与内圈结构做了以下方面的改善设计考虑：1.1采用了当今国际知名公司流行的轴承套

4、圈沟曲率半径、旋转中心径的设计方法，内圈沟道采用沟曲率系数宜较小，0.505即可；而外圈则采用沟曲率系数较大的沟道，比如说应达到0.530。按照这种考虑，除了能满足内圈和钢球的密合度要求，还能减少相关成品轴承的轴向窜动量。同时，能够降低噪声及机器功耗，减少钢球和滚道的磨损，提高轴承运转的稳定性；1.25在内圈的密封圈槽设计上可以采用V形槽结构，而密封圈则可以采用非接触多唇迷宫式。就目前来看，对于汽车发动机轴承是否满足密封性能设计的需求，甚至达到理想状态，主要还在于密封圈内唇和防尘槽之间是否配合。但是，传统的设计中，往往只是单纯考虑二者之一，而没有将两者有

5、机配合进行考虑。不过，二者之间采用何种方式进行配合，依然是目前比较重要的一个问题，主要应根据轴承的工作环境需求来进行考虑。如图1所示，属于非接触式密封结构示意图，从图中不难看出，其密封线路过短，密封圈内唇无法发挥出有效的阻尼作用，因此密封性能不足，防水性也较差，一般只能用于普通的电动机之上。为了使其能达到汽车发电机轴承密封性能的需求，将其进行了改进，改进之后的示意图如图2所示。可以看出，其采用的是非接触多唇迷宫式密封结构，这种情况和内圈密封线路都较长，加之密封线路较曲折，中间和内圈防尘槽止口处密封唇都形成了一些软点，在运转中油脂在此处会形成油膜，使得水与

6、灰尘都很难进入其中。就算进入了少量的异物，中间的密封唇也可以起到一定的保护作用。2、套圈防尘槽加工汽车轴承套圈形状及尺寸稳定性对于轴承密封性能有着直接的影响，因此在加工中必须确保防尘槽形状及尺寸的稳定，采取相关措施加以解决，具体来说，应从以下几个方面进行：52.1加工防尘槽的工具采用成形刀，这种刀能有效控制好防尘槽的形状与尺寸。2.2利用先进的检测设备对防尘槽的形状及尺寸进行必要的检测，比如说投影仪器等，尺寸应采用随机多次抽检的形式进行检测。2.3在进行热处理前，应在内圈防尘槽止口径上预留一定的加工余量Δ，一般在0.015～0.025毫米之间。2.4热处

7、理完成之后，还应进行必要的精加工，以此保证止口径的尺寸，详见图3。3、密封圈材料选择5汽车的发电机安装在发动机旁，而发动机自身的温度一般在100度左右，因此发电机往往会受到发动机温度影响，加之其自身也会产生热量，这就使得汽车发电机工作温度一般在-40～110℃（正常工作温度上限便超过了100℃）。为了延长发电机使用寿命，就必须在密封圈材料上下功夫。对于普通的丁腈橡胶NRB、氟橡胶FPM与丙烯酸橡胶AEM而言，正常工作温度分别为-30～100℃、-30～250℃及-20～180℃。根据前述需求，采用普通丁腈橡胶明显达不到延长使用寿命的需求，但改性的丁腈橡胶

8、如氢化丁腈橡胶HNBR的耐高温可达150℃；虽然氟橡胶耐温与耐磨，综合性能极好，