黄金展位

小型卡车前轮毂轴承早期失效的分析

hengline
王建绪

(威海职业学院)

  摘 要:为解决前轮轮毂轴承早期失效的质量问题,通过对故障车型进行拆解,找出主要的故障表现形式,经过系统地分析,表明轴承装配游隙过小和轴承制造质量差是造成该质量问题的主要原因,并通过路试验证了失效分析。在此基础上,采取控制轴承质量、提高轮轴加工精度和调整优化轮毂装配工艺等措施,使该问题得到了有效改善。

  关键词:前轮毂轴承;早期失效;游隙;路试

  1 概述

  小型卡车广泛用于城乡结合部和农村,适用于中短途货物运输,其工作状况复杂,在高速和超负荷条件下,许多车辆在行驶里程不足5000公里时,其前轮毂轴承容易产生异常磨损,甚至破裂等失效形式,称之为早期失效。某小型卡车曾一度出现轮毂轴承早期失效的现象,通过对该车型的轮毂外轴承失效原因进行分析,提出了合理的解决方案。

  2 问题表现

  某系列小型卡车前轮毂内、外轴承分别采用32209、30306两种型号的圆锥滚子轴承,并成反排列安装。根据统计,该系列小型卡车上市销售两年来,多次发生因前轮毂轴承烧蚀磨损等问题而造成前轮脱落的典型、重大质量问题,对公司的销售及售后服务工作带来一定的负面影响,造成极大的市场抱怨。

  车辆装配下线后,经过严格路试和检测调整,满足产品技术质量要求。车辆在使用过程中,部分用户在行驶到1000-2000公里时,车辆前轮出现异响,感觉车辆越来越沉重,甚至出现车轮脱落,不得不到服务站进行检修。通过汇总服务站维修记录和用户回访,表明类似故障车辆行驶里程基本不到5000公里,运输货物以砂石、蔬菜、建筑材料为主,普遍存在超载现象。通过对退厂故障件进行拆解分析,轮毂滚动轴承早期失效的主要现象是烧蚀磨损。

  3 原因分析

  3.1车辆使用不当

  小型卡车以盈利为运输目的,用户普遍存在“多拉快跑”的想法,不注重车辆清洗检查和车轮润滑保养。车箱容积大,超载现象严重,行驶路况较差,颠簸路面较多,车轮易遭受冲击,易被泥沙侵蚀。

  3.2装配调整不当

  在装配生产中,生产厂家注重装配效率,片面强调拧紧力矩,忽略满足轴承充分润滑所需的“游隙”。由于装配工艺不够细化,缺少有效的检测控制手段,容易造成轴向(或径向)间隙过小或无间隙,是轮毂轴承早期失效的主要原因。

  一方面,车型量产初期,由于轮轴加工工艺不合理,部分车轴尺寸和表面精度不合格,验收时未能检出,小部分车辆装配后轴承“游隙”过小,导致滚子与滚道之间无润滑油膜,形成干摩擦,引起轴承发热、局部高温,直至轴承烧结。另一方面,轴承紧固力矩控制不当,扭矩太小紧固不可靠,生产中,操作者往往加大扭矩,致使轴承内圈挤压变形,影响防尘圈,泥沙易侵入;同时扭矩对轴承滚动体与滚道的游隙配合也有影响,如果扭矩过大,轴承内套挤压过紧,游隙过小,从而人为造成轴承运转不顺畅,润滑不良,易引起轴承烧结。

  3.3轴承质量问题

  由于管理、工艺、质控不完善,部分轴承生产企业生产出来的轴承未能达到规定的技术标准,在材料、精度和性能等方面可能存在缺陷,都会引起轴承早期损坏。

  小型卡车工作环境较差,载荷较重,行驶速度较快,属高速重载,对车轴轴承要求很高。制造不合格的轴承,在交变载荷的作用下,很容易出现早期失效,一旦产生变形、游隙过小或润滑不良,就会引起轴承滚子与滚道烧结,首先是个别滚子转动受阻、歪斜,进而导致所有滚子歪斜,将内外圈楔死,导致滚动轴承的滚柱破裂、擦伤、隔圈松旷并破碎,造成车轮脱落等重大质量问题,容易引起恶性安全事故。

  4 临时措施

  综合分析问题表现,初步认为轴承存在质量问题,因此,立即停用库存前桥,全部退厂返修,更换轮毂轴承后,小批量上线试装,产品销往特定地区,同时,加强售后跟踪服务,做好产品质量信息跟踪反馈。售后信息说明,轮毂轴承早期失效问题有所改善,但未彻底解决。

  5 实验部分

  5.1样车改制

  选取一辆能够正常行驶且行驶里程已达1万公里的该系列小卡为实验样车,首先将样车前桥顶起检查,左右两前轮转动灵活,测试锁紧螺母的预紧力矩,力矩扳手显示预紧力矩几乎为零。打开左前轮转向节螺母锁紧装置,将螺母用150N•m的力矩拧紧、锁定,右轮保持原状。

  5.2路试

  车辆装载约2吨货物,均布于货箱,在平坦公路上行驶,缓慢加速,保持60-90km/h的车速行驶,行驶过程中车辆明显向左跑偏。

  当行驶100km时,左前轮轴承润滑脂融化外流,转向节螺栓发热烫手,右前轮无润滑脂融化外流,转向节螺栓略感发热。

  当行驶100-300km期间,左前轮轴承有“吱吱”异响,且响声越来越大,车辆向左跑偏趋势加大,右前轮正常行驶。

  当行驶320km时,左前轮有“咔咔”异响。继续行驶不足10km,左前轮脱出,停车。对左右前轮进行拆解比对,左前轮外轴承烧蚀、散架、滚动体脱落(图为损坏的左前轮轴承),右前轮未见明显异常。

  5.3实验分析

  为保证小型卡车正常行驶,前轮毂滚子轴承需要有合理的间隙。在同样的载荷、车速、润滑等条件下,左右轴承预紧力矩不同,左前轮轴承由于加150N•m的预紧力矩,无法灵活转动,工作时发卡、发热,最终烧蚀失效,而右前轮正常工作。

  6 解决措施

  要求轮毂供方加强轴承采购的质量控制,确保轴承质量合格;改进轮轴加工工艺,保证尺寸和表面精度;细化调整轮毂整装配工艺,明确规定:轮毂轴承的轴向间隙调整时,先将六角螺母拧紧,拧紧力矩为130~160N•m,然后放松约1/6~1/3圈,使轮毂能灵活转动、无卡滞现象,再将止动垫圈锁死。

  采取上述措施后,前轮轮毂轴承早期失效的故障现象基本消除,轮毂轴承的外场故障率由0.25%逐年下降到0.05%,效果显著。

  7 结束语

  为避免造成小型卡车前轮毂轴承早期失效,除了要保证轴承质量,装配调整是至关重要的,主要是控制轴承的预紧力矩,保证合理的“游隙”。

来源:《科技创新与应用》2016年第15期