轿车轮毂轴承耐久性试验载荷谱设计

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1、轿车轮毂轴承耐久性试验载荷谱设计轴承2006年第1期ISSN1000-376227-28CN41-1148/THBearing2006,No.1黎桂华1,2,李兴林3,鄢建辉3(1.华南理工大学机械工程学院,广东广州510640;2.韶关东南轴承有限公司,广东韶关512029;3.杭州轴承试验研究中心,浙江杭州310022)摘要:为了满足加速寿命试验准则和有效缩短台架试验的时间,提出了通过改变侧向加速度的使用率,在保持侧向加速度最大值不变的前提下,设计轿车轮毂轴承耐久性试验载荷谱的思路。关键词:滚动

2、轴承;轿车轮毂轴承;耐久性试验;载荷谱中图分类号:TH133.33;TP80611文献标识码:B文章编号:1000-3762(2006)01-0027-02符号说明gagHTWRsfwFyFzPiCPm下标rLR表示左(轮)表示右(轮)重力加速度,9.81m/s侧向加速度(转弯加速度,汽车右转弯为正值),m/s2车辆重心(质心)对地面的高度,mm轮距,mm满载后前轴或后轴载重,kg轮胎半径,mm载荷系数———————————————————————————————————————————————作用

3、于轮胎的轴向载荷(轴向的路面反作用力),N作用于轮胎的径向载荷(径向的路面反作用力),N侧向加速度的使用率,%轮毂轴承的基本额定(径向)动载荷,N轮毂轴承所受的当量载荷,N2等效于轿车轮胎的径向、轴向载荷,综合考核轮毂轴承的设计、材料、工艺、热处理等,最终完成轮毂轴承的疲劳寿命的评定。1加速寿命试验的准则加速寿命试验是指在超过正常使用条件下的寿命试验。在典型的应用场合,滚动接触表面发生初始疲劳剥落的时间大约为10~15年。为了缩短试验时间,在实践中很有必要在强化(加速)条件下进行轴承的耐久性试验。通

4、常,轴承耐久性试验采取两种加速寿命试验方法:一是增大载荷水平;二是提高运转速度泛的一种方法。轴承的加速寿命试验必须遵循下述准则:(1)产品在正常应力水平和加速应力水平下的寿命都服从Weibull分布。此假定表明,应力水平改变不会改变寿命分布类型,其要求轴承的失效分布具有规律性、重复性,否则试验失去指导意义。显然轴承失效寿命均近似服从Weibull分布,加速寿命试验也要保持这种失效分布规律。(2)产品在正常应力水平和加速应力水平下的失效机理不变。由于Weibull分布的形状参数反映失效机理,故假定意味

5、着各种应力水平下的形状参数e相等。(3)在加速应力水平下,要求轴承的工作原理不变,即影响轴承寿命———————————————————————————————————————————————的载荷和应力性质不变[2]。轴承的基本失效形式为疲劳失效。Lundberg-Palmgren寿命理论认为疲劳裂纹发生在滚动接触表面下受最大正交剪切应力作用的材料缺陷点上,并扩展到表面,直到疲劳剥落。轴承滚道表面,[1]。前者是使用最广特定应用场合下的轴承寿命常常是通过专门试验来确定的,这种试验也称为台架试验(BE

6、NCHTEST)或耐久性试验,它模拟实际应用场合的主要工作参数,使加速试验达到逼真的效果。SKF开发了一种A字形试验机,专门用于汽车轮毂轴承试验。该试验机使用实际轿车装置系统,模拟轮毂的环境条件。轿车轮毂轴承的耐久性试验模仿真实工况周期性地施加动态循环载荷,该载荷::2005-#28#超出弹性应力极限,滚道会出现塑性变形,使接触应力水平显著降低,这时试验结果与实际工况不符,并且也不可靠。对于加速寿命试验,通常认为实际极限载荷引起的最大Hertz接触应力不能超过3300MPa。资料显示,由于试验装置刚

7、性、精度以及轴承制造质量状态有限,球轴承试验载荷(当量载荷)取Pm=(0.25~0.40)C较合适[3]5轴承62006.l.1试验中应该施加的径向、轴向载荷。例如,当侧向加速度———————————————————————————————————————————————ag=-0.55g,M1车前轮毂轴承应施加的径向、轴向载荷计算如下。已知:W=935kg,H=480mm,T=1565mm则@9.81@[1-2@0.3067@2(-0.55)]=6133NFyR=-@9.81@[(-0.55)-2

8、@0.3067@2(-0.55)2]=3373NFzR=2.3载荷谱M1车前轮毂轴承的耐久性试验以40s为一个台架试验周期,侧向加速度使用率分布、试验载荷及试验时间见表1。表1台架试验侧向加速度使用率及时间侧向加速度ag/(m#s00~0.55g0.55g0.55g~000~-0.55g-0.55g-0.55g~0-2。2载荷谱设计为了较好地模拟实车行驶的速度,台架试验设定时速约为100km/h(轴承转速约为1100r/min)。试验中,通过改变侧向加速度的使用率,但