李曉霞　李飛　陳定積　夏海青

（東風汽車有限公司東風日產乘用車公司技術中（zhōng）心。廣州　510800）

摘　要：本文（wén）通（tōng）過故障（zhàng）樹分析方法（fǎ）（FTA）分析了輪轂軸承油脂（zhī）泄漏原因，通過實車路試（shì）和台（tái）架試驗確認了不同稠化劑類型對聚脲型潤滑脂的剪切穩（wěn）定性的影響，進而確認了對輪轂軸承潤滑脂泄（xiè）漏性（xìng）能的影（yǐng）響，從而為新車型輪轂軸承潤滑脂的選型提（tí）供（gòng）了依（yī）據。

關鍵詞：輪轂軸承；油脂泄漏；稠化劑；剪切穩定性（xìng）；潤（rùn）滑脂選型

隨著汽車工業的發展（zhǎn），為滿足輕量化、高安（ān）全性（xìng）、舒適性（xìng）、燃油經（jīng）濟性的要（yào）求，輪轂軸承正朝（cháo）著集成化，高可靠性及長（zhǎng）壽命，低摩擦等性能方麵發展。在乘用車中比較普遍采用有三種式樣的輪轂軸承，一代輪轂軸承，二（èr）代輪轂軸承和三代輪轂軸承。在輪轂軸承中（zhōng），潤滑脂的泄漏是引起軸承失效的Z主要因素之一。潤滑脂泄（xiè）漏，不僅（jǐn）涉及密封圈（quān）結構，也與封入的潤滑脂種類相關。因此，如何選用合適的潤滑脂，降低輪轂軸（zhóu）承的潤滑（huá）脂泄漏概率，對提高汽車行駛安（ān）全性及降低汽車用（yòng）戶（hù）的維（wéi）護成本具有重要的現實意義。 

1.引言

因此本文將就公司某款車（chē）型開發過程中潤滑脂泄漏的原因進行（háng）分析和探討（tǎo），通過分析，確認（rèn）不同潤滑脂對輪轂軸承泄漏性（xìng）能的影響，進而對（duì）潤滑脂的選型提供依據。

2.失效軸承安裝部位（wèi）及故障現象

本次發生油脂泄露的軸承（chéng）為一代輪轂軸承（chéng）。發（fā）生油脂泄露的部位為軸承內側，泄漏油脂在驅（qū）動軸與轉向節的空檔處集聚，油脂顏色墨綠，呈脂狀（zhuàng）。拆解後觀察失（shī）效件（jiàn）潤滑脂的狀態，呈（chéng）現半流體狀（zhuàng）。

3.原因分析

在分析原因之前，首先（xiān）說明輪轂軸承的安裝結構，首先將一代（dài）軸承壓裝到轉向節，然後再壓入輪轂軸，Z後通過合適的鎖緊力矩控製（zhì）輪轂軸承Z終工作預壓（yā），使其達到（dào）合適的工作狀態。一代輪轂軸承（chéng）由內輪，外輪，鋼球，油封，油脂，保持（chí）架等組成。

3.1 外（wài）圈

首選確認與油封配合的外圈內徑，如果此內徑尺寸超差或有毛（máo）刺（cì）或粗（cū）糙（cāo）度（dù）不滿足設計此（cǐ）內徑尺寸超差（chà）或有毛刺或粗糙度不滿足設計要求（qiú），可能（néng）與油封配合的不良，從而導致（zhì）潤滑脂（zhī）的泄漏（lòu）。通過測量（liàng）失效件（jiàn）外圈與（yǔ）油封配合處的尺寸，粗糙度，圓度及表麵情況，確認外圈關聯尺寸全部滿足設計要求（qiú），因（yīn）此排除外圈的因素（sù）。

3.2 內圈

同外（wài）圈情況相同，需要（yào）確認與（yǔ）油封拋油環配合（hé）是否存在問題。通過（guò）測（cè）量內圈外徑，表麵粗糙度，圓度；油封拋油環內徑，表麵粗糙度，圓度等參數，確認內圈及拋（pāo）油環全（quán）部滿足設計要求。

3.3 油封

在分析原因之前，首（shǒu）先說明油封結構及各個唇口的功能。本輪轂軸承采用了（le）三唇式樣油封。每個唇口的功能介紹如下，唇（chún）Ⅰ：主（zhǔ）唇，防（fáng）止軸承內油脂從內部溢出到外部。唇Ⅱ：防塵唇，防止軸承（chéng）外部異物，泥水等進（jìn）入到軸承內部。唇Ⅲ：防塵唇，防止軸承外部異物，泥水等進入到軸承內部。

本次油脂泄露是軸（zhóu）承內部油脂溢出到軸承外部，因此主要分析（xī）主唇（chún）Ⅰ與拋油環Ⅳ的接觸壓力是否（fǒu）足夠（gòu）及主唇與拋油（yóu）環的配合是否滿足設計要求。

3.3.1 主唇Ⅰ與拋油環Ⅳ接觸壓力（lì）

通過CAE分析確認唇（chún）口與拋油（yóu）環的接觸壓力滿足設計要求。

3.3.2 唇口尺寸及拋油（yóu）環尺寸

測量唇口Ⅰ及拋油環的相關配合尺寸，確認（rèn）尺寸滿足設計要求。

3.3.3 唇口異（yì）常磨損確認

通過觀察唇（chún）口Ⅰ及拋油環的磨（mó）損痕跡，確（què）認唇口的配合是否存在（zài）異常。拋油（yóu）環Ⅳ磨損及唇口Ⅰ磨損，確認唇口與拋油環（huán）配合正常，無（wú）異常磨損。

3.3.4 油封（fēng）裝配

如果油封壓入過程中（zhōng）壓歪，可能會引起油封（fēng）與內外圈配合的異常，從而引（yǐn）起潤滑脂的泄漏。所以在故障件（jiàn）分解前確認了油封端（duān）麵（miàn）的平行度（dù），確認油封裝配滿足要求。

3.4 油脂

3.4.1 首先確認潤滑脂的（de）封入量

根據軸（zhóu）承設計，分析計算軸承內容（róng）空間（jiān），確認油脂封入量為正常（cháng）空間（jiān）容量的（de）30～40%，符合設（shè）計要求。

3.4.2 潤（rùn）滑脂物理特性確認

如果潤滑脂油分離度較高，在（zài）使用（yòng）過程中基礎油容易析出（chū）而（ér）導致（zhì）潤（rùn）滑脂的泄漏。確認潤滑脂的油（yóu）分離度參（cān）數，發現此潤滑脂的油分離度的值較小，滿足設計要求。排除由於潤滑脂的油分離度不（bú）合適而導致（zhì）基礎油甩（shuǎi）出（chū）的（de）可能。

潤滑脂是由基礎（chǔ）油，增稠劑和添加劑組（zǔ）成，其增稠劑（jì）的纖維結構（gòu）在?用（yòng）過程中不斷（duàn）被剪切而導致其變（biàn）軟而變（biàn）得容易流動，增加了泄漏的可能性。因此對泄漏潤滑（huá）脂的剪（jiǎn）切性（xìng）能進行了確認。從測量（liàng）數據可以（yǐ）看出，潤滑脂的硬度變化較大，其硬度（dù）初始的從256（3號）變化到396.7（00號），變化率高達（dá）55%，根據NLGI 錐（zhuī）入度（dù）與硬度的對應關係，其硬度跨越了4個等級（jí）。

與此同時驗證了現有某量（liàng）產車型的潤滑脂（B），與失效潤滑脂（zhī）（A）進行了（le）對比。發現潤滑脂（B）的剪切（qiē）穩定性從290（2號?變化到（dào）327.9（1號），硬（yìng）度跨越2個等級，變化率僅為13%。與（yǔ）潤滑脂（A）跨越4個等級的（de）結果相比，潤滑脂（B）的剪切穩定（dìng）性遠遠優於潤滑脂（zhī）（A）。 

因而推定由（yóu）於（yú）選用了剪切性能不合適的潤滑（huá）脂，而（ér）此油脂在使用過程（chéng）中極易變軟從而導致了潤滑脂的泄漏。

4.實驗驗證及解決方案

為了確認兩（liǎng）種潤滑（huá）脂對輪轂軸承泄漏性（xìng）能的影（yǐng）響，進行了台架和實（shí）車實驗（yàn）的驗證，測試工況選擇低速和高（gāo）速泄漏測試工況。從實驗結果來看，潤滑脂（B）在3種實驗條件下，泄漏量為0g，同等實驗（yàn）條件，防泄漏性能明（míng）顯優於潤滑脂（A）。 

但是由於潤滑脂（B）屬於（yú）首次在（zài）此輪轂軸承上（shàng）應用，因而（ér）有必要確認此油脂（zhī）與油封（fēng）橡膠材，保持架的兼容性，同時需要驗證對摩擦力矩及對軸（zhóu）承壽命的影響，Z終驗證滿足設計要求後決（jué）定選用潤滑脂（B）替代潤滑脂（A）。

5.潤滑脂的選用建議

然聚脲潤滑脂因其卓越的性能，如良好的熱穩定和氧化安（ān）定性，高性能及長使用壽命廣泛應用於汽車（chē）輪轂軸承[2]。但從本次（cì）油脂泄漏實際案例出發，潤滑脂（A）與潤滑脂（B）雖然同（tóng）屬於聚（jù）脲型潤滑脂，但因為稠化劑類型不同，其剪切穩定（dìng）性（xìng）有比（bǐ）較明（míng）顯的差異，對輪轂軸承潤滑脂泄漏性（xìng）能也有（yǒu）比較大的影響。為降低潤滑脂的泄漏概率，對輪轂軸承潤滑脂的選用提出了兩點建議（yì）：

5.1 稠化劑類型

不同結構稠化劑（jì）會（huì）導致不同性能的聚脲潤滑脂[3]，確認到（dào）芳香族稠化劑類型潤滑脂，即潤滑脂（B）在剪（jiǎn）切穩定性方麵優於脂肪（fáng）族稠（chóu）化劑類型聚脲潤滑脂即潤滑脂（A），使用過程中（zhōng），硬度變（biàn）化範圍小，建議（yì）選擇潤滑脂時優先選擇芳香族稠化劑（jì）類型聚脲潤滑脂（zhī）。

5.2 剪（jiǎn）切穩（wěn）定（dìng）性（xìng）變化率

潤滑脂剪切穩定性（xìng），即延長工作錐入度的變化率更能表征某種潤滑脂的機械穩定（dìng）性。因（yīn）此除了確認（rèn）工作錐入度，還（hái）需要確（què）認延長工作錐入度的變化率，根據依據本次潤滑脂（B）的剪切穩（wěn）定性實驗結果及及參（cān）考國標GB/T 5671―1995《汽車通用鋰（lǐ）基潤滑脂》標準規定延長工（gōng）作錐入（rù）度變化率不大於20%的標準（zhǔn），建（jiàn）議選擇聚脲基潤滑脂時，潤滑（huá）脂（zhī）的（de）延長工作錐入度的變化率參考GB/T 5671―1995標準（zhǔn）執行。

當然，除了以上兩點需要特（tè）別關注（zhù）的因素外，轎車輪轂軸承（chéng）的工（gōng）作（zuò）狀況決定其選用的潤滑脂還應必須具備的其他的關鍵性能[4]包括：

（1）優異的（de）耐高溫性能。 

（2）優良的抗氧化安定性。

（3）良好的橡膠（jiāo）兼（jiān）容性。

（4）優（yōu）良的（de）抗微動（dòng）磨損和抗磨性能。

（5）抗水性。

（6）較長的使用壽命。

6.結束語

本文解決了（le）一種輪轂軸承潤滑脂泄漏的（de）課題，提供了（le）一種解決的途徑；確認了兩（liǎng）種不同稠化劑類型聚脲型潤（rùn）滑脂的（de）剪切穩定性的差異及對輪轂軸承潤（rùn）滑脂泄漏（lòu）性（xìng）能的影響，為今（jīn）後輪轂軸承潤滑油脂的選用提供了依據，對今後新車型輪轂軸承的開發具有非常重要的指導意義（yì）。

參考文獻：

[1]姚立丹，楊海寧.2008中國汽車工程學會年會論文集[C].北京： 機械工業出（chū）版社，2008. 

[2]嚴飛.轎車輪轂軸承聚脲潤滑脂研究綜述[J]. Automible parts，2013，（10）：77-79. 

[3]趙改青，張遂心，王曉波，劉（liú）維民.聚脲潤滑脂稠化劑結（jié）構與其（qí）性能的關係[J] .潤滑與密封，2012，（37）：5-9. 

[4]吳風華，康軍，高燕（yàn）青，吳寶傑，聚脲型（xíng）轎車輪轂軸承潤滑脂的研製[J] .產品開發，2012，（5）：39-43.

來源（yuán）：《汽車科技》2018年3期