於輝　苗仲亮（liàng）　趙小威
（天津（jīn）博信汽車零部件有限公司）

　　摘　要：一代輪轂軸承總成售（shòu）後市場（chǎng）失效模式（shì）主要表現為外圈溝道點狀剝落，溝（gōu）道清潔（jié）度不良、遊隙（xì）設計不良、材質不佳及進水失效等均能造成（chéng）軸（zhóu）承溝道點狀（zhuàng）剝落問題產生（shēng）。本文重點研究軸承遊隙設（shè）計與軸承外圈點狀剝落之間關係。

　　關鍵詞：一代（dài）輪（lún）轂軸承總成；預緊（jǐn）力；負遊隙；力矩
　　轎車所使用一代輪轂軸承（chéng）采用雙列角接觸軸（zhóu）承結（jié）構（gòu），其工作環境要求鋼（gāng）球在一定的壓力下運（yùn）轉，即軸承裝配整車後應始終保持在負遊隙狀態。一代輪轂軸承主機廠裝配傳動軸進行動力傳輸，需（xū）使用鎖緊螺母（mǔ）進行（háng）連接，鎖緊螺母所帶來的夾緊（jǐn）力會（huì）對軸承預緊使其形成負遊隙，鎖緊螺母擰緊過程通常通過扭矩法控製（zhì）。

　　1　失效模式
　　對某車型一代前輪轂軸承總成進行（háng）特返分析匯總失（shī）效模式。共計收集25例故障件（jiàn），故障模式主要表現為點狀剝落、超精不良、異常衝擊及誤判等，故障分（fèn）布圖如圖1所示，主要故（gù）障（zhàng）原因（yīn）為外圈點（diǎn）狀剝（bāo）落其占比48%，下文主要針對點狀剝（bāo）落問題進行探討。

　　2　失效原因
　　溝道清潔度不良、遊隙（xì）設計不良、材質不佳及進水失效等均能造成軸承溝道點狀剝落問題產生，針對故障件拆解現象對其失（shī）效機理予以具體分析，三種典型故障如（rú）下：

　　2.1材質不佳（jiā）如確定材質不佳導致軸承點狀剝落，其剝落處材質在SEM掃描電鏡下（xià）會顯示金屬夾雜物等，該批故障件電鏡掃描結果未見材質夾雜物。
　　2.2進水失效
如確定進水失效導致軸承點狀剝落，其（qí）內部油（yóu）脂（zhī）含水量會（huì）高於（yú）PPM2000（0.2%），通過（guò）檢測（cè）故障（zhàng）件油脂（zhī）含水量能判定其（qí）是否（fǒu）存在進水痕跡，該批檢測（cè）油脂含水量均小（xiǎo）於（yú）PPM2000，未見進水失效痕（hén）跡。

　　2.3遊（yóu）隙設計參數不良
遊隙設計不良導致軸承溝道點狀剝落問題，檢測軸承內部油（yóu）脂含水量及點狀剝落材質均不能發現異常。輪轂軸承使用過程中隻有負遊隙偏緊能造成溝道剝落問題，負遊隙需要鎖緊螺母鎖緊（jǐn）來實現（如圖2所示）。因故障件已拆解分析，故隻能檢測軸承正遊隙（xì）數據來（lái）驗證是否存（cún）在質量問（wèn）題，一（yī）代輪轂（gū）軸承正遊隙設計參數為65-90um。檢測故（gù）障件遊隙數據範圍為66-70um符（fú）合技術要求但數據整體偏於下限，屬於拆解分析過程異常（cháng）點，下一步對此展開分析。

　　3　力矩與預緊力之間關係
　　一代輪轂軸（zhóu）承負遊隙受（shòu）出廠遊（yóu）隙（65-90um）及鎖緊螺母產生的預緊力（50±10KN）兩項因素控（kòng）製。上（shàng）述原因分析中已確定出廠遊隙符合設計要求，那麽（me）軸承負遊（yóu）隙超差應出現在預緊力超差（chà）因素上（shàng），下麵對軸承預緊力進行（háng）研究，軸承預緊力（lì）靠鎖緊（jǐn）螺母擰緊來保證，鎖緊螺母采用（yòng）扭矩法控製，該方法下力矩與預緊力之間關（guān）係如公（gōng）式（1）所示：

　　輪轂軸承設計階段預計僅靠上述公式計算（suàn），已知摩擦係數、公稱直徑，根據輸出50±10KN預（yù）緊力要（yào）求，計算（suàn）出力（lì）矩控製範圍為300±10KN。
　　為確定實際預緊力與理論計算是否一致，本課題對300N.m扭（niǔ）矩法控製下鎖緊螺母產生的預緊力開展實際檢測工作，扭矩控製在300±10KN，采用傳感器收集預緊力數據15組，如圖3所示：

　　由上述檢測數據可以得知，軸承實際預緊（jǐn）力與理論（lùn）計算存在較大誤（wù）差（chà），實際預緊力數據均值高於理論計算值（zhí），結（jié）合第二部分故障件遊隙均偏小問題（tí），基本確定負遊隙偏緊是造成軸承早期疲勞剝落原（yuán）因。下一步通過故障再（zài）現試驗對推理結論（lùn）進行驗證。

　　4　故障再（zài）現及故障原因確定
　　出廠（chǎng）遊隙（65-90um）處於上（shàng）/下限（xiàn）產品各選取兩件，預緊力確定為上述試驗中所檢測的Z大值78KN，通過171小時壽（shòu）命耐久（jiǔ）試驗進行對比驗證，遊隙處於極限（xiàn）小產品（pǐn）外圈溝道呈現點狀剝落一例，遊隙極限大產品溝道無剝落無麻點狀態良（liáng）好。試驗證實預緊力大及（jí）遊隙出廠數據處於極限小是造成軸承點狀剝（bāo）落真因。

　　考慮主機廠已（yǐ）將鎖緊螺母擰緊方式固化，在（zài）預緊力不（bú）變情況下，改善方式隻能通過調整軸承出廠遊隙（xì）來避免負遊隙偏大問題產生，Z終遊隙調整為80-105um來避免負遊隙超差問題產生，通過試驗驗證該方（fāng）案可行（háng）。

　　5　結論（lùn）
　　軸承早期疲勞失（shī）效與軸（zhóu）承遊隙設計參數及預緊力數據（jù）存在直接關係，在不改變軸承預緊力及預緊方式下，可（kě）以通過調整軸承（chéng）遊隙來避免軸承早（zǎo）期疲勞失效（xiào）問題。
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來源：《中小企業（yè）管理與科（kē）技（下旬刊）》，2016（3）