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ISSN1000-3762轴承2014年5期
CN41-1148/TH Bearing 2014, No 5
汽车轮毂轴承失效模式与分析方法
罗形,黄德杰,王建华,王青娣,陈松海
(浙江万向精工有限公司,杭州311215)
摘要:汽车轮毂轴承开发阶段需要进行多种性能试验,通过轮毂轴承失效的案例,分析轴承早期失效模式,找出
其根本原因,验证产品设计合理与否。针对这些失效模式,归纳梳理了轮毂轴承失效分析的系列方法,为深入
硏究轮毂轴承的失效机理,改善产品质量提供参考。
关键词:轮毂轴承;性能试验;失效模式;分析方法
中图分类号:TH133.33;U211.4
文献标志码:A
文章编号:1000-3762(2014)05-0041-04
Pailure Mode and Analysis Method for Automobile Hub Bearings
Luo Tong, Huang Dejie, Wang Jianhua, Wang Qingdi, Chen Songhai
Zhejiang Wanxiang Precision Industry Co., td, Hangzhou 311215, China)
Abstract: The development stage of automobile hub bearings is required to conduct various performance tests. The ini
tial failure mode for bearings is analyzed through failure case of hub bearings, and the root cause is found out to verify
the rationality of product design. Aiming at these failure modes, a series method for failure analysis of hub bearings is
summarized which provides a reference for in-depth study of failure mechanism for hub bearings and improvement of
oduct qualit
Key words: hub bearing; performance test; failure mode; analysis metho
轿车轮毂轴承是汽车底盘上的一个重要组
件,其是否能够平稳可靠地运转直接关系到行车
1性能试验范围
的安全。普通轴承失效模式识别和分析方法的研
轮毂轴承开发验证的台架试验包括:一般耐
究已有相关学者做过大量的工作-4。而轮毂轴久性试验、高速耐久性试验、疲劳强度试验、密封
承的失效分析起步较晚,近年来随着汽车工业的试验、刚性试验、动摩擦试验及冲击试验等。设计
迅猛发展而逐渐受到重视。文献[5]对轮毂轴承的样品只有顺利通过台架试验,才能在主机厂所
载荷谱和失效机理做了深入探索。文献[6-7]分指定的路试场进行道路试验。道路试验综合了台
别就轮毂轴承的失效分析步骤及其对策与诊断方架试验的各种考评项目,能够真实反映实际工况。
法进行了研究
不同的主机厂有各自的台架试验和道路试验规
由于轮毂轴承失效模式多种多样,且相关研范,并明确了评判标准。当试验样品没有达到试
究工作存在一定的局限性,故在轮毂轴承开发阶验规范或标准的相关要求时,认为样品发生了早
段就需要进行各种性能试验,通过早期失效分期失效,该样品便属于失效分析的对象,需查找出
析,找出其失效原因,为改善轮毂轴承的品质提失效的原因。
供参考。
2失效模式
收稿日期:2013-08-13;修回日期:2013-11-22
根据国内、外著名轴承厂商,如洛阳轴研科
作者简介:罗彤(1967),男,湖北黄石人,试验工程师,主技,浙江万向精工,SKF,FAG,NSK及NTN等的统
要从事轮毂轴承试验技术的研究。
计,轮毂轴承早期失效模式有腐蚀、压痕、烧伤、裂
E-mail:luo@wanxiang.come
纹和剥落等多种,现大致归纳如图1所示?。
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《轴承》2014.N.5
通过大量失效分析工作的统计发现,同一种能是由各种原因综合作用的结果,因此,为分析轮
失效模式可能是由不同的单一原因引起的,也可毂轴承的失效机理,需要具备较全面的分析手段。
(a)片状集中落
(b)烧伤
(c)点状离散剥落
(d)压痕
(e)腐蚀
()生锈
(g)润滑脂变质
(h)裂纹
(i)冲击损伤
图1轮毂轴承一般失效模式
3失效分析过程
挡边高、接触应力、疲劳强度和密封结构等。
由于目前广泛应用的第1代、第2代和第3代
开发阶段轮毂轴承的早期失效,即图1所示轮毂轴承结构大不相同,故在设计确认上也会存
的各种失效模式通常来源于5个方面:(1)产品设在一定的差异。第1代、第2代和第3代轮毂轴承
计不合理;(2)工艺过程未能保证设计要求;(3)的装车差异如图2所示。相比于第1代,集成程
试验设备不稳定;(4)轴承安装不当;(5)工作载度较高的第2代和第3代轴承存在与凸缘心轴及
荷过大,超出产品承受能力。针对这些方面,一般转向节的配合,由于其通过锁紧螺母进行预紧,因
的分析过程如下。
此会影响到最终的装车游隙。游隙的设计应以最
3.1原始信息收集
终装车状态的游隙作为目标,通常装车状态的理
当失效轴承被委托给分析室进行分析时,非想游隙为-0.03~-0.06mm
常重要的一环是分析者首先要收集失效件的原始
信息。原始信息一般包括:设计图纸、工艺图纸、
S
车型参数、试验规范、试验设备、工装信息、失效时
试验员所做的轴承异常运转情况记录及失效样品
原始检测报告。其中失效样品原始检测报告应包
括轮毂轴承组件中各零件(外圈、内圈、钢球、密封
(a)第1代
圈、保持架和润滑脂)的材质报告和相关尺寸检测
报告、装配件的相关检测结果等。由于失效件的
原始状态已经受到极大破坏,故原始信息的收集
对分析者非常重要,可以说收集信息的完备性决
定着分析结果的准确性。
32设计确认
(b)第2代
设计确认的目的在于以现行轮毂轴承行业的
水准来评判轴承设计的合理性。为完成产品的设
计确认,分析者需要对轮毂轴承设计理论。有
定深度的了解,并能够运用一些辅助工具,如数学
计算方法、小程序编译,相关辅助软件 MATALAB,
ANSYS, ABAQUS及MSC. FATIGUE.等;根据所提
(c)第3代
供的设计图纸和试验载荷谱信息,对产品设计
图2三代轮毂轴承装配羞异(游隙影响方式差异)
工程师所完成的设计进行确认。需要确认的项目
以带凸缘的第2代或第3代轮毂轴承为例,
包括:负游隙、静强度、刚性、滚道疲劳寿命、滚道有些确认项是相互矛盾的。在客户要求轮毂轴承