汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升的研究

张成

摘要：轮毂轴承在汽车结构中占有非常重要的地位，是保证汽车安全行驶的重要安全部件之一。本文将结合实际情况对汽车轮毂轴承失效的原因作具体分析并提出有效提升轮毂轴承工作性能的的有效办法，以保证汽车在行使过程中处于安全状态，从而为人们的安全出行提供有力保障。

关键词：汽车轮毂轴承；失效模式；性能提升

汽车轮毂轴承单元主要作用是对制动器、扭力梁或传动轴进行连接，并为轮毂的转动传递转矩和支撑荷载。因此轮毂轴承是保证汽车运行平稳、舒适及安全的重要部件之一，一旦失效将会导致汽车在行驶过程中无法正常行驶，从而引发严重的交通事故。本文将结合汽车轮毂轴承的实际情况对提高汽车轮毂轴承性能的具体方式进行研究，旨在为今后汽车轮毂轴承的相关工作提供经验以保证人们出行安全。

一、性能试验范围

一般耐久性试验、疲劳强度试验、动摩擦实验、密封实验、高速耐久性试验等试验是轮毂轴承开发验证台架试验的主要内容。相关厂家设计出的样品只有经过上述试验并合格才可以在主机厂指定的路试场进行道路实验。道路试验是一种将台架试验的各种试验项目进行整合的一种实验形式，可以反映出轮毂轴承在汽车实际运行中的具体状况。不同的主机厂在道路试验及台架试验方面有着不同的规范及准则，当试验样品无法满足主机厂的相关规范及标准时，将自动判定样品存在早期失效现象，而该样品则会成为失效分析的具體对象，需要相关工作人员查出失效的具体原因[1]。

二、失效模式的具体意义

根据国内外知名轴承厂商的统计，早期导致轮毂轴承失效的主要原因有腐蚀、压痕、烧伤、剥落等多种形式。通过对失效轮毂轴承的具体分析发现，同一种失效模式可能是由于不同种单一原因引起的，有可能是多种原因综合作用在轮毂轴承的结果，因此在对轮毂轴承失效尽力进行分析时应具备全面、完善的分析手段及技术。

三、轮毂轴承的失效模式分析

（一）原始信息的采集工作

当分析室接受某一失效轴承分析的委托后，相关的工作人员首先应对轮毂轴承的原始信息进行收集，通常情况下原始信息抓要是包括设计图纸、试验规范、车型参数、工艺图纸、失效时由试验员开具的轮毂轴承运转异常记录表以及轮毂轴承的具体检测报告。轮毂轴承的具体检测报告应涵盖轮毂轴承组件中的各部位零件的材料尺寸检测报告及相关转隔壁间的检验报告等[2]。由于失效轮毂轴承的原始状态已被破坏，使得相关的轮毂轴承分析人员无法根据轮毂轴承本身的情况对轴承失效的原因进行分析，因此原始信息的采集工作是分析轮毂轴承失效原因的关键，并直接影响到轮毂轴承失效分析的准确性。

（二）设计确认

设计确认的主要目的是要根据现行轮毂轴承中行业的相关标准对轮毂轴承设计的合理性进行准确的判断。为了完成产品设计的确认工作，分析者应充分了解轮毂轴承的设计理论，并通过运用一些列辅助工具对轮毂轴承设计进行确认，同时该根据相关轮毂轴承制造厂商提供的设计图纸及试验载荷谱信息对轮毂轴承设计进行辅助判断。

（三）确认好工艺过程

在确定产品的设计方面不存在缺陷后，根据相关设计图纸及企业规范作为评价工艺流程是否合理的具体标准，以保证设计的准确性得到保障。通常情况下轮毂轴承制造厂商的轮毂轴承套圈材料、密封圈、保持架基本为外购件，而在套圈生产中比较关键的制作环节则由轮毂轴承制造厂商来完成[3]。在进行公益过程确认的过程中主要是依靠相关检测报告为基础，来判断轮毂轴承设计是否符合相关要求。在对工艺过程进行确认时，主要有以下几个步骤：①对原材料信息进行收集，根据相关厂家提供的钢材对其中的具体元素进行分析，并对材料中的氧含量、非金属夹杂物、晶粒度及力学性能进行核实；②热处理信息，对原材料在加工过程中会进行热处理需要对基本的滚道组织等方面的信息进行核实，检查这些项目是否符合相关要求；③成品零件的尺寸，对成品的各个部件、环节如密封圈、轮廓度、表面粗糙度、唇口结构尺寸等进行核实；④外购件的具体特性，对外购件的检测报告进行严格审查，以保证外购件的特性满足相关标准；⑤装配件的检查结果，由于装配件的游隙和凸缘跳动、压装密封圈的平行差均是影响装配件质量的重要因素，因此要对这两方面内容进行严格审查[4]。

（四）轮毂轴承失效分析流程

分析者在接收到失效样品之后需要对是小样品进行一些处理工作结合设计及工艺过程中的具体细节以及失效样品上的失效模式和损伤痕迹判断出致使轮毂轴承的主要原因。在完成失效样品原始装的采集信息工作后，应对失效样品进行一些辅助检测以对试验前后设计标准之间的差异进行比较。若存在差异，应注意存在的差异是否处于可接受范围内，若差异值不在可接受范围，则应对失效的关注点有所侧重。

四、提升轮毂轴承的性能

根据以上原因分析，可以对轮毂轴承进行以下改进方式：①密封圈结构方面，可以对轮毂轴承结构进行适当的改进，使用低摩擦整体式来代替传统结构；②根据轴承结构的变化改变轴承内外圈配合尺寸进行赶紧，满足轴承设计要求；③选用性能较好的内外圈材料，同时采用耐磨性较高的钢材来提高轮毂轴承的性能[5]。

结束语：

综上所述，汽车轮毂轴承失效是影响汽车正常驾驶、轴承旋转不平稳的重要因素。根据失效机理，导致轮毂轴承失效的主要原因是由于轴承的密封性能不断下降、内外圈、钢球的磨损程度较高。因此在提高汽车轮毂轴承性能时应充分了解轮毂轴承的结构强度、荷载分布、设计寿命以及密封圈性能及润滑脂是否满足使用要求，只有通过细致的分析并采取有效措施才可以提高汽车轮毂轴承的使用性能，从而为人们的出行提供安全保障。

参考文献：

[1] 关熊飞，李延超，杨晓勇等.汽车轮毂轴承失效模式分析及性能提升[J].汽车实用技术，2015（7）：78-80.

[2] 罗彤，黄德杰，王建华等.汽车轮毂轴承失效模式与分析方法[J].轴承，2014（5）：41-44.

[3] 周辰铭.异物侵入导致轮毂轴承疲劳失效的模式识别与机理分析[J].机械工程师，2016（9）：242-244.

[4] 王解生，金辉，詹新伟等.影响轮毂轴承失效的几大因素的研究[J].科学咨询，2015（5）：57-57，59.

[5] 于辉，苗仲亮，赵小威等.一代轮毂轴承游隙对轴承寿命的影响[J].中小企业管理与科技，2016（9）：284-284.