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1、ISSN1000-3762轴承2009年3期30-32CN41-1148/THBearing2009,No.3汽车轮毂轴承疲劳失效分析陈雪峰,卫瑞元(苏州大学机械工程学院,江苏苏州215021)摘要:结合轮毂轴承工作特点及对失效轴承的组织、硬度、材料和润滑状况分析,指出造成轴承疲劳失效的原因与轴承材质、工艺无关,而润滑不良或游隙过大才是轮毂轴承失效的主要诱因。关键词:滚动轴承;轮毂轴承;疲劳失效;润滑;游隙中图分类号:TH133.33;TH117文献标志码:B文章编号:1000-3762(2009
2、)03-0030-03AnalysisonFatigueFailureofAutomobileHubBearingsCHENXue-feng,WEIRui-yuan(SuzhouUniversity,Suzhou215021,China)Abstract:Combiningwithoperatingprincipleofthehubbearings,thesuchitemsareanalyzedasthemicrostructure,hardness,materialandlubricationc
3、ondition.Theresultsproposesthatsuchfailuresareindependentofmaterialchoiceandmanufactruingtechnology,themaincauseareduetoinsufficientlubricationandexcesiveclearance.Keywords:rollingbearing;hubbearing;fatiguefailure;lubrication;clearance汽车轮毂轴承的作用主要是承受汽车
4、的重量部出现的严重疲劳损伤,肉眼即可以看见沟道表及为轮毂的传动提供精确的向导。轮毂轴承既承面疲劳剥落。受径向载荷又承受轴向载荷,当汽车在斜面上转弯时还受到轴向力产生的弯矩作用,是一个非常重要的安全件,同时也是较易损坏的零部件。通过对奇瑞、上海大众和一汽大众部分车型的4764套轮毂轴承(其中第1代轴承3108套,第2代轴承1656套)失效件的统计和分析发现,平均行程35761km出现疲劳损伤的轴承所占比例最高。进一步分析发现,由于润滑不良和游隙过大引起图1第2代轮毂轴承(后轮)内圈沟道损伤图的疲劳损
5、伤占69.4%,而由于轴承生产缺陷造成如果轮毂轴承装配预紧力不合适或是轴承与的损伤为零。本文通过探讨轮毂轴承的疲劳失效后桥中心线不同轴(若是前轮,则轴承是与转向节的形成原因,给出降低疲劳失效的对策。直接配合),在汽车行驶过程中,轴承圆周会受到不均匀应力作用,造成局部过载,在轴承沟道上形1疲劳失效的宏观特性成麻点状痕迹,在此区域的表面下,有微裂纹萌生轮毂轴承出厂时内部已经涂满润滑脂,理论和扩展(图2)。如图3疲劳处的SEM图片显示,上完全可以保证汽车长久正常行驶,但是在实际此处表面已经产生剥落。使用
6、过程中,由于车辆使用环境和轴承密封圈损2疲劳失效原因分析坏等原因,外界的污物或水进入导致润滑脂失效,从而使其产生疲劳损伤。图1所示为内圈沟道局汽车轮毂轴承疲劳失效的原因主要来自于轴承本身指标不合格、润滑不良以及游隙过大造成收稿日期:2008-07-04;修回日期:2008-09-19接触面滑动。陈雪峰等:汽车轮毂轴承疲劳失效分析#31#图4第2代轮毂轴承剥落处切面金相图通过对任意5件样品的检测(第1代轮毂轴2.1轴承本身评判指标的分析承3件,第2代轮毂轴承2件),内圈沟道表面粗2.1.1轴承组件硬
7、度分析糙度均小于3.5Lm,外圈沟道表面粗糙度均小于从失效件中任意取5件样品(1代轴承3件,26Lm,均在规定的范围内,检测结果见表2。代轴承2件)做硬度分析,结果均在规定值内,见表2内、外圈沟道表面粗糙度检测结果Lm表1。样品内圈表面粗糙度外圈表面粗糙度表1轴承组件硬度分析样品内圈/HRC钢球/HRC外圈/HV10第12.965.19122.674.88161.263.7768第代32.934.67126164.1764第13.125.85代2361.164756代23.465.34第160.8
8、64.577022.1.4滚道沟心距分析代261.164.3775在轴承设计时对沟道沟心距的要求非常严规定值60~6462~66750?70格,设计公差要求一般不大于0.03mm。沟道沟2.1.2金相组织分析心距过大或过小,在轴承运转过程中都会对局部经过热处理的轴承具有很好的硬度和强度,沟道产生切向应力,从而加速轴承的疲劳损伤。热处理效果直接影响着轴承使用寿命。在100倍通过对5件失效轴承的测量分析(第1代轮毂轴和500倍金相显微镜下观察第2代轮毂轴承(后承3件,第2代轮毂轴承2件
