趙小威　胡冬冬　於輝
（天津博信汽車（chē）零部件有限公司）

　　摘（zhāi）　要：本文重點對輪轂軸承基（jī）體硬度與抗衝擊（jī）性能之間的關係進行（háng）研究，通過衝擊（jī）與耐（nài）久試驗驗證（zhèng），調整內法蘭零部件基體硬度能提高輪轂軸承抗衝（chōng）擊性能。

　　關鍵詞：輪轂軸承；遊隙；屈服強度；異常衝擊
　　輪轂軸承是汽（qì）車行駛係統中的重要零部件，目前家用汽車輪轂軸承絕大（dà）部分采用雙列角接觸軸承。第三代輪轂軸承使用擺碾技術對軸承總成遊隙進行預緊使其形成負遊隙，相比於（yú）一、二代輪轂軸承其優點在於使用過程中負遊隙不受鎖緊螺母影響，運轉可靠且穩定壽（shòu）命周期長。負（fù）遊隙失（shī）效已（yǐ）成為三代輪轂軸承重要（yào）的失效模式，本文主要探討軸承基體硬度、軸承受衝擊與負遊隙失效關係。

　　1　負（fù）遊（yóu）隙、遊隙定義
　　1.1遊隙概（gài）念（niàn）
　　軸承內部滾動體和滾道之間一般都有正的間隙稱為遊隙，汽車輪轂軸承（chéng）使用過程中，這個遊隙需要進行消除，否則會嚴重影響傳動係統的運動精度，並引起軸承異響且影（yǐng）響軸承使用壽命，所以輪轂軸承實際使用過程中會保（bǎo）證其處於負遊隙狀（zhuàng）態。實際生產中，通過滾動（dòng）體與滾（gǔn）道（dào）之間的彈性變形消除滾動體與（yǔ）滾道之間的接觸間隙。由於這個彈性變形相對於原來的正遊隙來說是把滾動體與滾道之間的間隙從正值變成了負值，故也常稱（chēng）為負遊隙（三代輪轂軸承遊隙（xì）應介於-0.01―-0.05mm）。

　　1.2遊隙檢測方（fāng）式（shì）
　　對於負遊隙的檢測，一般方法為在外法蘭上逐漸施加一個軸向壓力（如圖1所示），在該力的作用下，上側鋼球原始受壓狀態下（xià）的彈性變形逐漸減小，在施加壓力的同時，采用撥叉在一定扭矩（10N•m）作用下去撥動鋼球，如果剛好能撥動鋼球，說明本側鋼球（qiú）處於預緊與鬆弛的臨界狀態（tài），此時記錄下的軸向（xiàng）壓力為上側（cè）鋼球的卸載力，即軸承卸載力。通過試驗驗證軸承卸載力與（yǔ）遊隙存在線性關係，即極限卸載（zǎi）力對應相應的負遊隙上下限（xiàn）。

　　2　失效（xiào）模式及分析
　　某車型市（shì）場陸續反饋失（shī）效故障件，此故障發生裏程（chéng）分布在5000-50000公裏，呈現隨（suí）機（jī）分布且服務站分布全國（guó）無特定區（qū）域。對故障件檢測分析發現其（qí）轉動（dòng）力矩均大（dà）幅降低（標準值為0.4-1.5N•m，故障（zhàng）件轉（zhuǎn）動力矩均<0.1N•m），使用（yòng）遊隙檢測設備對該（gāi）批故障件負（fù）遊隙進行檢測，結果顯示軸承卸載力均小於Z小卸載力設定值，說（shuō）明該批故障件負遊（yóu）隙已全部失效。對故障（zhàng）件拆（chāi）解發現典型問題如（rú）下：①外法蘭（lán）存在對稱性點狀壓痕，且滾道檢測呈現橢圓狀；②內（nèi）法蘭主軸彎曲變形（主軸彎曲程度均值平均為0.28mm，標準要求≤0.05mm）。

　　根據以上分析軸承受到（dào）異常衝（chōng）擊，內法蘭（lán）主軸變形導致小圈沿溝道αR（滾動（dòng）體接觸角）受力方向移動，導致軸承軸向負遊隙失效。
　　軸（zhóu）承（chéng）受異（yì）常衝擊內法蘭主軸發生彎曲變形是軸承負遊隙失效導致軸（zhóu）承異響的（de）根本原因，異常衝擊發生於駕駛習慣不當、路況惡劣等不可控因素（sù）下，本課題主要研究從軸承方麵（miàn）提升抗衝擊性（xìng）能。由於內法蘭材質的屈服強度直接（jiē）影響其抵（dǐ）抗衝擊變形能力，行業中內法蘭（lán）材質通常采用55^#鋼，而通過試驗測得熱處理硬度與材質的屈服強度呈現線性關係（如表1所示），故可以通過提高內法蘭（lán）材質基（jī）體硬度來（lái）提高軸承總成產品抗衝擊性能。

　　3　試驗驗（yàn）證
　　3.1試驗簡介
　　本課題通過衝擊+耐久試驗來模擬整車受異常衝擊實（shí）際工況，衝擊試驗模擬整車受異常衝擊過程，耐久試（shì）驗模擬整車受（shòu）衝擊後運轉環境。Z終通過軸承卸（xiè）載力變化值大小來（lái）驗證內法蘭硬度提升的改善效果。

　　異常衝擊試驗（如圖2所示），將三代輪轂（gū）軸承固定在台架試驗機上，試驗衝擊端距離輪轂軸（zhóu）承固定端距離為輪胎半徑用於模擬（nǐ）實車衝擊狀況。
　　重載耐久試驗台架如圖3所示，該試驗（yàn）通過對軸承施（shī）加徑向載荷和軸向載荷，模擬整車在轉彎過程中承（chéng）受Z苛（kē）刻載荷情況（kuàng）。

　　3.2試驗效果
　　調整熱處（chù）理工藝，分（fèn）別製作（zuò）硬度（dù）範圍（wéi）為HB180-220與HB200-250內法蘭樣件2批，將上述批（pī）次內法（fǎ）蘭分別組（zǔ）裝軸承總成產品各3套，產品均通過衝擊與（yǔ）重載耐久試驗，試驗前後分別檢測其卸載力（lì）數據，試驗後通（tōng）過卸載力（lì）數據變化值來（lái）間接反饋軸承總成產品負遊（yóu）隙失效程度，試驗（yàn）結果顯示硬度調整後產品抗衝擊性能明顯強於調（diào）整前產品，改善前卸載力變化量為（wéi）11512N，改善後卸載力變化量為2450N。

　　4　結論（lùn）
　　汽車三代輪轂軸承內法蘭基體硬（yìng）度高低是影響其抗衝（chōng）擊性能（néng）的關鍵因素，本文通過故障失效表現形式及整車模擬試驗（yàn），驗證內法（fǎ）蘭基體硬度提升能提高三代輪轂軸（zhóu）承抗衝擊性能，避免總成產品負遊隙失效（xiào），提高了軸承使用壽（shòu）命，對同類產品類似失效模（mó）式改進具有實際的借鑒（jiàn）意義。

　　參考文獻（xiàn）：
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來源：《中小企業管理與科技（上旬刊）》 2016年02期