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        制動軟管接頭密封性問題解決方案

        2022-01-08 05:18:40汪先東王華拓鄭素云WangXiandongWangHuatuoZhengSuyun
        北京汽車 2021年6期
        關(guān)鍵詞:滲油卡鉗管接頭

        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

        A

        10.14175/j.issn.1002-4581.2021.06.006

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