某货车前轮毂轴承早期失效的分析

2018-04-01 14:53:33·

某货车新车曾一度出现轮毂轴承早期失效的现象，现对该货车的轮毂外轴承失效原因进行分析，并提出合理的解决方案。

秦宪涛　王培强（中航黑豹股份有限公司，山东文登　）

汽车前轮毂轴承长期在高温、高速、高负荷条件下工作，使用过久后，往往容易产生磨损、烧蚀、斑点、破裂和疲劳剥落等现象而出现早期失效。

某货车新车曾一度出现轮毂轴承早期失效的现象，现对该货车的轮毂外轴承失效原因进行分析，并提出合理的解决方案。

汽车的前轮毂轴承一方面沿着轴向回转起着回转支撑的作用，另一方面还要随着转向节左右摆动参与转向运动。前轮毂轴承受力比较复杂，属于重要的零部件。该货车的前轮毂外轴承采用30306/p6x圆锥滚子轴承。前轮毂轴承属于前轮毂单元的一部分，此外还有轮毂、转向节、等零部件结构（见图一）。各零部件之间紧密配合共同完成支撑和转向功能。

一、汽车前轮滚动轴承损坏形式主要有：

1、轴承工作表面接触接触压力过大，承受负荷的表面磨损和疲劳剥落，这种损坏使轴承的轴向和径向间隙增大，工作中产生噪音，并破坏了与其它配合轴承的正确位置；

2、正常使用条件下的磨损是不大的，但当泥沙或硬质颗粒侵入轴承内及润滑油变质，很容易产生急剧磨损，使滚动表面间隙增大、变形，破坏轴承与相关零件的正常工作，导致滚动轴承的滚柱破裂、擦伤、隔圈松框；

3、轴承的装配和调整不良，尤其将座圈装于轴上时太紧，工作中相互摩擦磨损，使滚动体松动脱落，挤坏轴承；轴承运转时发热受高温而退火，其表面变色；

4、由于润滑油添加量不足或润滑油进水变质，轴承表面氧化而锈蚀；

5、滚动表面因长期处在交变压力作用下，往往使金属疲劳而产生脱皮。

二、分析前轮滚动轴承早期损坏的常见原因有：

1、装配调整不当

轴承产品技术条件中均有“游隙”的规定，这是轴承正常工作时保证润滑必要的轴向（或径向）间隙，很容易引起人们的重视。但间隙过紧、过小或无间隙往往被忽略，这正是造成初期故障的原因：一方面是由于滚子与滚道之间油膜被破坏，形成干摩擦、发热、局部高温，引起塑变导致轴承烧结。（加工轮轴的工艺上有所欠缺，导致有小部分的车的装配上超标。扭矩太小固定不住，扭矩太大挤压内圈，影响防尘圈。同时扭矩的大小对轴承滚动体与滚道的游隙配合也有影响。如果上得过紧，等于把内套挤得过紧，从而造成人为使轴承运转不顺畅。致使轴承过早损坏。另一方面是由于润滑不良，滚子与滚道之间同样会出现干摩擦，引起轴承烧结。

2、轴承本身质量问题

轮毂轴承使用寿命受到各种零件材料的选择、热处理规范、冷加工精度、装配调整等诸多因素的影响。由于少数轴承生产厂家企业管理不善，产品未能达到轴承本身的技术标准而生产。如材料选择不当、热处理规范不严格、机械加工超差、滚柱体尺寸不一、内外滚道不配套等，都会引起轴承早期损坏。一旦轴承滚子与滚道烧结，首先个别滚子转动受阻、歪斜，导致所有滚子歪斜将内外圈楔死，导致滚动轴承的滚柱破裂、擦伤、隔圈松框并破碎，造成车轮脱落。

三、通过试验验证装配调整不当造成轴承失效的原因

选取一辆能够正常行驶的样车（该车已跑1万公里）。首先将样车前桥顶起检查，左右两前轮转动灵活，测试锁紧螺母的预紧力，力矩扳手显示预紧力矩几乎为零。

打开左前轮转向节螺母锁紧装置，将螺母用150Nm的力矩拧紧、锁定，上路试验。保持60-90km/h的车速在平坦公路上行驶。行驶过程中车辆明显向左跑偏。

当行驶100km时，左前轮轴承润滑脂融化外流，转向节螺栓发热烫手。

当行驶100-300km期间，左前轮轴承有“吱吱”异响。

当行驶320km时，左前轮有“咔咔”异响。继续行驶不足10km，左前轮脱出，外轴承烧蚀、散架……

整个过程中，右前轮工作正常。

从这个试验可以看到，滚子轴承的正常工作需要有合理的间隙保证。在同样的负荷、车速、润滑等条件下，左右轴承预紧力矩不同，左前轮轴承由于加150Nm的预紧力矩，无法灵活转动，工作时发卡、发热、升温，最终烧蚀失效，而右前轮正常工作。

所以避免造成汽车前轮轴承早期损坏的方法除了控制轴承的质量，主要是控制轴承的预紧力矩，保证合理的“游隙”。工人在装配中严格按产品技术要求中规定“轴承的轴向间隙调整应用130～160NM的力矩将六角螺母旋紧，然后放松约1/6～1/3圈，使轮毂能灵活转动、无卡滞现象。再将止动垫圈“锁死”操作。

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