汽車輪轂軸承失效模式分析及性能提升的研究

張成

摘要：輪轂軸承在汽車結(jié)構(gòu)中占有非常重要的地位，是保證汽車安全行駛的重要安全部件之一。本文將結(jié)合實際情況對汽車輪轂軸承失效的原因作具體分析并提出有效提升輪轂軸承工作性能的的有效辦法，以保證汽車在行使過程中處于安全狀態(tài)，從而為人們的安全出行提供有力保障。

關(guān)鍵詞：汽車輪轂軸承；失效模式；性能提升

汽車輪轂軸承單元主要作用是對制動器、扭力梁或傳動軸進行連接，并為輪轂的轉(zhuǎn)動傳遞轉(zhuǎn)矩和支撐荷載。因此輪轂軸承是保證汽車運行平穩(wěn)、舒適及安全的重要部件之一，一旦失效將會導致汽車在行駛過程中無法正常行駛，從而引發(fā)嚴重的交通事故。本文將結(jié)合汽車輪轂軸承的實際情況對提高汽車輪轂軸承性能的具體方式進行研究，旨在為今后汽車輪轂軸承的相關(guān)工作提供經(jīng)驗以保證人們出行安全。

一、性能試驗范圍

一般耐久性試驗、疲勞強度試驗、動摩擦實驗、密封實驗、高速耐久性試驗等試驗是輪轂軸承開發(fā)驗證臺架試驗的主要內(nèi)容。相關(guān)廠家設(shè)計出的樣品只有經(jīng)過上述試驗并合格才可以在主機廠指定的路試場進行道路實驗。道路試驗是一種將臺架試驗的各種試驗項目進行整合的一種實驗形式，可以反映出輪轂軸承在汽車實際運行中的具體狀況。不同的主機廠在道路試驗及臺架試驗方面有著不同的規(guī)范及準則，當試驗樣品無法滿足主機廠的相關(guān)規(guī)范及標準時，將自動判定樣品存在早期失效現(xiàn)象，而該樣品則會成為失效分析的具體對象，需要相關(guān)工作人員查出失效的具體原因[1]。

二、失效模式的具體意義

根據(jù)國內(nèi)外知名軸承廠商的統(tǒng)計，早期導致輪轂軸承失效的主要原因有腐蝕、壓痕、燒傷、剝落等多種形式。通過對失效輪轂軸承的具體分析發(fā)現(xiàn)，同一種失效模式可能是由于不同種單一原因引起的，有可能是多種原因綜合作用在輪轂軸承的結(jié)果，因此在對輪轂軸承失效盡力進行分析時應(yīng)具備全面、完善的分析手段及技術(shù)。

三、輪轂軸承的失效模式分析

（一）原始信息的采集工作

當分析室接受某一失效軸承分析的委托后，相關(guān)的工作人員首先應(yīng)對輪轂軸承的原始信息進行收集，通常情況下原始信息抓要是包括設(shè)計圖紙、試驗規(guī)范、車型參數(shù)、工藝圖紙、失效時由試驗員開具的輪轂軸承運轉(zhuǎn)異常記錄表以及輪轂軸承的具體檢測報告。輪轂軸承的具體檢測報告應(yīng)涵蓋輪轂軸承組件中的各部位零件的材料尺寸檢測報告及相關(guān)轉(zhuǎn)隔壁間的檢驗報告等[2]。由于失效輪轂軸承的原始狀態(tài)已被破壞，使得相關(guān)的輪轂軸承分析人員無法根據(jù)輪轂軸承本身的情況對軸承失效的原因進行分析，因此原始信息的采集工作是分析輪轂軸承失效原因的關(guān)鍵，并直接影響到輪轂軸承失效分析的準確性。

（二）設(shè)計確認

設(shè)計確認的主要目的是要根據(jù)現(xiàn)行輪轂軸承中行業(yè)的相關(guān)標準對輪轂軸承設(shè)計的合理性進行準確的判斷。為了完成產(chǎn)品設(shè)計的確認工作，分析者應(yīng)充分了解輪轂軸承的設(shè)計理論，并通過運用一些列輔助工具對輪轂軸承設(shè)計進行確認，同時該根據(jù)相關(guān)輪轂軸承制造廠商提供的設(shè)計圖紙及試驗載荷譜信息對輪轂軸承設(shè)計進行輔助判斷。

（三）確認好工藝過程

在確定產(chǎn)品的設(shè)計方面不存在缺陷后，根據(jù)相關(guān)設(shè)計圖紙及企業(yè)規(guī)范作為評價工藝流程是否合理的具體標準，以保證設(shè)計的準確性得到保障。通常情況下輪轂軸承制造廠商的輪轂軸承套圈材料、密封圈、保持架基本為外購件，而在套圈生產(chǎn)中比較關(guān)鍵的制作環(huán)節(jié)則由輪轂軸承制造廠商來完成[3]。在進行公益過程確認的過程中主要是依靠相關(guān)檢測報告為基礎(chǔ)，來判斷輪轂軸承設(shè)計是否符合相關(guān)要求。在對工藝過程進行確認時，主要有以下幾個步驟：①對原材料信息進行收集，根據(jù)相關(guān)廠家提供的鋼材對其中的具體元素進行分析，并對材料中的氧含量、非金屬夾雜物、晶粒度及力學性能進行核實；②熱處理信息，對原材料在加工過程中會進行熱處理需要對基本的滾道組織等方面的信息進行核實，檢查這些項目是否符合相關(guān)要求；③成品零件的尺寸，對成品的各個部件、環(huán)節(jié)如密封圈、輪廓度、表面粗糙度、唇口結(jié)構(gòu)尺寸等進行核實；④外購件的具體特性，對外購件的檢測報告進行嚴格審查，以保證外購件的特性滿足相關(guān)標準；⑤裝配件的檢查結(jié)果，由于裝配件的游隙和凸緣跳動、壓裝密封圈的平行差均是影響裝配件質(zhì)量的重要因素，因此要對這兩方面內(nèi)容進行嚴格審查[4]。

（四）輪轂軸承失效分析流程

分析者在接收到失效樣品之后需要對是小樣品進行一些處理工作結(jié)合設(shè)計及工藝過程中的具體細節(jié)以及失效樣品上的失效模式和損傷痕跡判斷出致使輪轂軸承的主要原因。在完成失效樣品原始裝的采集信息工作后，應(yīng)對失效樣品進行一些輔助檢測以對試驗前后設(shè)計標準之間的差異進行比較。若存在差異，應(yīng)注意存在的差異是否處于可接受范圍內(nèi)，若差異值不在可接受范圍，則應(yīng)對失效的關(guān)注點有所側(cè)重。

四、提升輪轂軸承的性能

根據(jù)以上原因分析，可以對輪轂軸承進行以下改進方式：①密封圈結(jié)構(gòu)方面，可以對輪轂軸承結(jié)構(gòu)進行適當?shù)母倪M，使用低摩擦整體式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)結(jié)構(gòu)；②根據(jù)軸承結(jié)構(gòu)的變化改變軸承內(nèi)外圈配合尺寸進行趕緊，滿足軸承設(shè)計要求；③選用性能較好的內(nèi)外圈材料，同時采用耐磨性較高的鋼材來提高輪轂軸承的性能[5]。

結(jié)束語：

綜上所述，汽車輪轂軸承失效是影響汽車正常駕駛、軸承旋轉(zhuǎn)不平穩(wěn)的重要因素。根據(jù)失效機理，導致輪轂軸承失效的主要原因是由于軸承的密封性能不斷下降、內(nèi)外圈、鋼球的磨損程度較高。因此在提高汽車輪轂軸承性能時應(yīng)充分了解輪轂軸承的結(jié)構(gòu)強度、荷載分布、設(shè)計壽命以及密封圈性能及潤滑脂是否滿足使用要求，只有通過細致的分析并采取有效措施才可以提高汽車輪轂軸承的使用性能，從而為人們的出行提供安全保障。

參考文獻：

[1] 關(guān)熊飛，李延超，楊曉勇等.汽車輪轂軸承失效模式分析及性能提升[J].汽車實用技術(shù)，2015（7）：78-80.

[2] 羅彤，黃德杰，王建華等.汽車輪轂軸承失效模式與分析方法[J].軸承，2014（5）：41-44.

[3] 周辰銘.異物侵入導致輪轂軸承疲勞失效的模式識別與機理分析[J].機械工程師，2016（9）：242-244.

[4] 王解生，金輝，詹新偉等.影響輪轂軸承失效的幾大因素的研究[J].科學咨詢，2015（5）：57-57，59.

[5] 于輝，苗仲亮，趙小威等.一代輪轂軸承游隙對軸承壽命的影響[J].中小企業(yè)管理與科技，2016（9）：284-284.