汪先東，王華拓，鄭素云Wang Xiandong，Wang Huatuo，Zheng Suyun

制動軟管接頭密封性問題解決方案

汪先東，王華拓，鄭素云
Wang Xiandong，Wang Huatuo，Zheng Suyun

（北京汽車越野車研究院有限公司，北京 101300）

針對制動系統(tǒng)中制動管路的滲油問題，結(jié)合工程實際進行分析發(fā)現(xiàn)，減小銅墊圈外尺寸、降低并控制空心螺栓摩擦系數(shù)、降低軟管接頭的端面摩擦系數(shù)，能夠提高空心螺栓與卡鉗連接的安全系數(shù)，解決滲油問題的同時，提高了軟管接頭連接密封的可靠性。

制動軟管；滲油；密封性；安全系數(shù)

0 引 言

制動管路漏油在汽車制動系統(tǒng)故障中最為常見，會嚴重影響制動系統(tǒng)的性能，甚至危及乘員安全，應重視并防止制動系統(tǒng)漏油發(fā)生[1]。制動油管連接件的密封質(zhì)量對密封效果起著決定性作用，應保證制動油管連接萬無一失，不允許出現(xiàn)泄漏[2]。

結(jié)合工程實際對制動軟管接頭的密封性進行研究發(fā)現(xiàn)，減小銅墊圈外尺寸、降低并控制空心螺栓摩擦系數(shù)、降低軟管接頭的端面摩擦系數(shù)，能夠提高空心螺栓與卡鉗連接的安全系數(shù)，解決滲油問題，提高軟管接頭連接密封的可靠性。

1 實例分析

某款車型在線下路試中發(fā)現(xiàn)左、右后制動卡鉗空心螺栓連接處滲油，如圖1所示。滲油位置為螺栓支撐面與上墊圈接觸面，如圖2所示。調(diào)查發(fā)現(xiàn)前卡鉗沒有滲油現(xiàn)象，前卡鉗結(jié)構(gòu)如圖3所示。對比前、后卡鉗結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，軟管接頭有方接頭和圓接頭的差異，見表1。進一步對軟管接頭進行比較發(fā)現(xiàn)，前、后軟管接頭加工工藝不同，圓接頭采用冷鐓+光整成型，方接頭采用拉絲+機加成型，表面鍍鋅鎳后粗糙度分別為Ra0.2、Ra0.7，粗糙度差異比較大，見表2。

圖1 卡鉗滲油位置

圖2 后卡鉗接頭連接示意圖

圖3 前卡鉗接頭連接示意圖

表1 前、后卡鉗接頭結(jié)構(gòu)對比

表2 接頭加工工藝比較

2 密封原理

銅墊圈在空心螺栓夾緊力的作用下產(chǎn)生彈性變形，填充銅墊圈與螺紋支撐面、軟管接頭密封面，以及制動卡鉗密封面間的間隙，實現(xiàn)密封。

2.1 安全系數(shù)的計算

密封可靠性取決于安全系數(shù)，即螺栓產(chǎn)生的夾緊力與銅墊圈所需要的壓緊力的比值。在銅墊圈發(fā)生屈服極限前，安全系數(shù)越大密封性越好，越不會出現(xiàn)滲油問題。

2.1.1墊圈壓緊力

計算銅墊圈的最小壓緊力查閱GB 150—2011《壓力容器》可知，其計算如下[3]。

1）預緊狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力a為

2）操作狀態(tài)下需要的最小墊片壓緊力為

式中：a為實際壓緊力，N；G為密封面平均直徑，mm；為密封寬度，mm；為比壓力，MPa；為墊片系數(shù)，銅墊片取4.75；c為系統(tǒng)最大液壓，取10 MPa。

2.1.2 螺栓夾緊力

螺栓額定緊固力矩與轉(zhuǎn)化的夾緊力之間關(guān)系可由GB/T 16823.2《螺紋緊固件緊固通則》[3]得出

式中：為額定力矩，Nm；為額定緊固力矩對應的夾緊力，N；2為螺紋中經(jīng)，mm；為螺紋牙型角，取30°；th為螺紋摩擦系數(shù)；為螺距，取值1 mm；w為等效摩擦直徑，mm；b為端面摩擦系數(shù)，圓接頭取0.1，方接頭取0.2。

2.2 不同參數(shù)下安全系數(shù)

根據(jù)式（1）、式（2）、式（3），比較不同方案的安全系數(shù)，具體見表3。

表3 不同參數(shù)下的安全系數(shù)

注：大墊圈指內(nèi)徑10.2 mm，外徑17 mm；小墊圈指內(nèi)徑10.2 mm，外徑15 mm。

對比表3中各方案，得到如下結(jié)果：

（1）對比方案1和方案2發(fā)現(xiàn)，減小墊圈外徑，安全系數(shù)由1.17提高至1.87，密封可靠性提升比較明顯。

（2）對比方案2和方案3發(fā)現(xiàn)，端面摩擦系數(shù)增加會降低安全系數(shù)，說明端面摩擦系數(shù)越低越好。

（3）對比方案3和方案4可知，提高螺栓規(guī)格，即使增加擰緊力矩，安全系數(shù)也不能顯著提高，說明大規(guī)格螺栓摩擦力矩損失和端面力矩損失比較大，轉(zhuǎn)化的夾緊力未顯著提高。

3 解決措施與效果驗證

3.1 解決措施

通過以上分析，采用以下措施來改進密封效果：

（1）減小銅墊圈外尺寸，將外直徑由17 mm改為15 mm；

（2）將空心螺栓總摩擦系數(shù)和支撐面摩擦系數(shù)控制在0.1～0.16，且要求支撐面粗糙度小于Ra1.6；

（3）后軟管接頭由方接頭改為圓接頭，降低接頭的端面摩擦系數(shù)，后卡鉗變更為方/圓接頭通用結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

圖4 后卡鉗進油口優(yōu)化前、后對比示意圖

3.2 效果驗證

經(jīng)實車批量測試，減小銅墊圈和控制螺栓摩擦系數(shù)后，生產(chǎn)線上的卡鉗滲油概率由14%降為2%，發(fā)生頻次顯著降低。后軟管圓接頭和卡鉗結(jié)構(gòu)同步切換以后，生產(chǎn)線上的卡鉗滲油問題得到完全解決。

4 結(jié) 論

結(jié)合工程實際問題，對空心螺栓的密封性進行研究發(fā)現(xiàn)，減小銅墊圈外尺寸、降低并控制空心螺栓摩擦系數(shù)、降低軟管接頭的端面摩擦系數(shù)，能夠提高空心螺栓與卡鉗連接的安全系數(shù)，解決實車滲油問題，提高制動管路的安全可靠性。

[1]張曉豐，封萬程，劉學術(shù)，等. 汽車液壓制動管路密封性參數(shù)化研究[J].汽車工藝與材料, 2020(3):6.

[2]段斌.N1車制動液加注失敗原因分析及解決方法 [J]. 時代汽車，2016（11）:2.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.壓力容器:GB/T 150-2011[S].北京：中國標準出版社，2011.

[4]國家技術(shù)監(jiān)督局.螺紋緊固件緊固通則：GB/T 16823.2-1997[S].北京：全國緊固件標準化技術(shù)委員會，1997.

2021-08-16

1002-4581（2021）06-0019-04

U463.55.03

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10.14175/j.issn.1002-4581.2021.06.006