轿车前轮毂轴承试验方法研讨

　　滚动轴承是现代机器中广泛应用的零件，它依靠主要元件间的滚动接触来支承转动零件。因而具有摩擦阻力小、功率消耗少、起动容易等优点。
　　在机器中，滚动轴承是作为一个支承部件而工作的。除了轴承本身外，在具体工作中还要考虑与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的零件。这些零件组合起来通常称为轴承组合。为了保证轴承组合在一定的载荷下能可靠地工作并有足够的寿命，在设计的时候需要综合考虑疲劳寿命、材料、摩擦、散热、润滑、加工精度、装配要求和经济性等一系列的问题。
　　汽车的前轮毅轴承一方面与前轴一起旋转起着旋转支承的作用，另一方面还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。
　　目前，我国轿车的前轮毂轴承绝大部分使用的是“双列角接触球轴承”，一般按照轴承公司的分类标准，它属于轿车“代轮毂轴承”，如图1所示（以下简称轮毂轴承）。如：桑塔纳、桑塔纳2000、桑塔纳3000、帕萨特、波罗、高尔、捷达、奥迪、高尔夫、宝来、富康、毕加索、爱丽舍、派力奥、红旗等轿车前轮均采用“双列角接触球轴承”。上这些轴承的主要供应商是瑞典SKF公司、德国INA/FAG公司、法国SNR公司、日本NTN公司公司和国内一些轴承公司，如浙江万向集团、瓦房店轴承集团公司、襄阳轴承公司等等。前轮毂轴承属于前轮毂总成的一部分，此外还有轮毂轴、转向节、凸缘等零件。各零件之间紧密配合共同完成支承和转向功能。

图1 轿车代轮毂轴承

　　轮毂轴承是前轮毂总成的重要组成部分，由内圈、外圈、滚子、保持架、油脂和密封组成。SKF公司按照全球统一质量标准生产，无论是从欧洲进口的轴承还是CKD在中国组装，甚至是实现国产化的轴承，其产品质量标准完全一致，轴承结构也没有发生任何变化。只是生产地点发生了改变。
　　一般轴承的材料主要由以下构成（见图2）：

图2 轿车前轮毂轴承结构

　　1.轴承外圈：钢100Cr6
　　2.轴承内圈：钢100Cr6
　　3.轴承滚子：钢100Cr6
　　4.轴承保持架：聚酸胺6.6玻璃纤维增强
　　5.轴承油脂：壳牌GHG
　　6.轴承密封：薄钢板和NBR
　　前轮毂总成主要由传动轴、转向节、制动盘、轮毂凸缘、等速万向节、转向拉杆球头等组成（图3），对轴承寿命影响较大的是传动轴、转向节和减振器。

图3 轿车前轮毂结构

　　一般来说轮毂轴承在设计、制造完成后，交送客户之前，必须进行轴承使用寿命试验，以检测和验证轴承的性能与设计之间的差别。我们以国内合资生产的富康轿车前轮毅轴承的一次实际试验为例简要介绍一下目前常用的两种试验方法：疲劳试验和喷浆试验。
　　轿车前轮毂轴承的疲劳试验
　　我们总共作了20组前轮毂总成，随机抽取5号-16号，验证轴承在±0.6g条件下轴承滚子滚道疲劳试验结果。该实验主要是针对轴承在不同轴向及径向载荷条件下进行的实验设计，它模拟了汽车轴承在复杂路面上的运转工况。
　　轴承试验按照以下试验条件：

试验条件

试验条件和试验循环

试验结果

　　试验方法：轴承试验按照以下方法：
　　轴承在±0.6g条件下进行轴承滚子滚道疲劳试验并评估，具体为：
　　从以上的试验条件来看，一个交变循环总共36秒也就是0.01小时。按照雪铁龙公司的试验标准，一般情况下首先做8只轴承的疲劳试验（一般是每只轴承分别在试验台架上先后做试验，而不是若干只轴承一起做试验）。在11250次循环以后（即112.5小时），分解这8只轴承，如果发现全部通过疲劳点蚀试验，即没有失效，则试验结果轴承通过疲劳试验。如果8只轴承中有1只失效，则另外增加4只轴承进行试验，如果在11250次循环后分解轴承没有失效，则本次试验成功，轴承通过疲劳试验，反之这4只轴承还有1只以上失效，则试验失败。
　　在以上试验中，轴承（外圈温度必须低于90℃允许使用降温措施），否则应中断试验。
　　在5-12号轴承中（共计只8），12号轴承在运行11250次循环分解后发现点蚀现象，随后又增加进行了13-16号轴承（增加4只）试验。结果发现未失效轴承，通过疲劳试验。
　　将随机抽取的第11号轴承解体分析，看到以下的现象：

　　图4 轮毂轴承总成试验的部件

图5 轮毂轴承试验完成后拆解的零件分析照片

　　试验结果可以得出结论，所有轴承没有任何早期点蚀疲劳现象出现，轴承的滚道、滚子均良好。我们认为轴承通过了轮毂轴承滚子滚道疲劳试验。
　　轮毂单元零部件系统综合试验-喷浆试验
　　喷浆试验主要是针对密封件的密封性能进行的试验设计，它模拟了汽车轴承在飞溅的泥水中运转工况。
　　总共作了20组前轮毂轴承总成，随机抽取1号-4号，验证轴承在以下条件下喷浆试验结果。喷浆的主要成分是水、细纱和食盐（NaCl）。其中各种物质含量的比例与取自当地的实际泥浆中的比例相当。
　　试验条件：
　　轴承试验按照以下条件：随机抽取1号-4号轮毂轴承总成进行循环测试。
　　验收标准：在上述试验循环的试验条件下，试验后轴承的进水量与试验前相比较不得大于1.5%。
　　试验结束后，我们拆卸轮毂轴承总成并分解轴承，同时在轮毂的内侧和外侧分别取出油脂样品进行分析。除了从4号轮毂外侧取出的油脂外，其余油脂性能均未受到水的污染，其余零件也未发现锈蚀和进水的现象。

图6 喷浆试验的试验台架

　　图6是轮毂轴承总成喷浆试验的试验台架。
　　在上面的试验台架中，我们可以清楚地看到左图是台架全貌：右图是喷浆试验的局部放大图，我们看到喷嘴在接近轮毂轴承附近模拟轿车在行驶中泥水飞溅的情形。在试验前后应注意轴承润滑油脂中含水量的变化是否超过1.5%这个标准。
　　图7是轮毂轴承总成喷浆试验后的部件。

图7 轮毂单元喷浆试验后的部件
喷浆试验条件和试验循环

（每试验循环共108小时）
试验结果

　　在疲劳试验和喷浆试验结束后，我们分别拆卸了轮毂轴承总成并分解轴承，同时在轮毂的内侧和外侧分别取出油脂样品进行分析。从分析结果来看轴承满足实验设计要求。通过以上简单介绍，我们了解到目前国内外代轿车前轮毅轴承生产厂商的试验方法和手段。在实际工作中，会不断改进、提高和完善试验手段，为提高我国的相应领域的技术水平做出成绩。