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来源:轴承人才网 时间:2016-12-14 作者:轴承人才网 浏览量:

一、轮毂轴承介绍

二、轮毂轴承发展历史

三、轴承设计要点

四、如何判断轴承是否损坏

五、目前行业的现状


轮毂轴承介绍

轴承,号称是工业的基石,其重要性是毋庸置疑的。


汽车中有上万个零件,有旋转副的地方就有轴承。其中发动机变速箱内部有几十个轴承。


这次我们要讲的是轮毂轴承

它是长酱婶儿的。

三代轴承图


先别急着走开。没见过正常,它平时藏的严严实实的,不会轻易让你看到滴~

如果你特别好奇,就是想知道它在哪,怎么办?

别着急,也有办法。

一图胜前言。看图。


轮毂轴承是连接轮胎(旋转件)/制动盘(旋转件)与转向节(Knuckle,固定件)的零件。其主要作用是为旋转副减少摩擦力,同时还起传递力的作用。其承受非常大的径向载荷(车重)和轴向载荷(转向时轮胎的侧向力或者侧向冲击力)。

轮毂轴承发展历史

轮毂轴承分球轴承和圆锥滚子轴承


其差异主要在于里面滚动的介质(滚子)的形状是球形还是圆锥形


除非是特别大载荷的车(工程车辆和大SUV,皮卡等),一般乘用车的轮毂轴承都是球轴承。


那球轴承有没有分类呢?


有心的你,可能已经注意到了。前面轴承图片里放了三种轴承,分别是一代轴承、二代轴承和三代轴承。


这三种轴承有什么差异?




一代轴承

4.png

一代轴承的结构最简单,主要就是一个内圈,一个外圈还有钢球。而且成本也最低。

一代轴承虽然有结构简单和成本的优势,但是也有很多缺点。

首先就是在车厂进行总装时装配不方便。

一代轴承压装剖面图


由于一代轴承与转向节和轮毂相互独立,在线装配时,需要将轴承内圈压装到轮毂(Hub)上,将轴承外圈压装到转向节(Knuckle)内。


由于装配工艺复杂,所以对设备和工艺控制要求都较高。

其次就是性能不好。


由于安装时工艺不能够精确控制,导致压装好后轴承的性能偏差也较大,总体性能偏低。


由于一代轴承的以上缺点,其产量已逐年下降,除了部分车厂基于成本考虑前轮毂轴承还在使用一代轴承外。其最终也会逐渐销声匿迹(虽然我对此表示怀疑,因为在中国这片神奇的土地上,为了成本,车厂什么事情都干得出来,作无奈摊手状)。




二代轴承

二代轴承的结构稍微复杂一点,在一代轴承的基础上集成了轮毂


相对于一代轴承,装配时省去了压入轮毂的这一步工艺,但还需要与转向节

进行过盈配合的装配,装配精度只比一代轴承略高一点。不过还具有性能差这一缺点。


当前除了部分车厂还坚持在后轮毂上使用外(我就不说这家车厂是大众),也像一代轴承一样用的越来越少,最终消亡




三代轴承

聪慧如你,肯定猜到了,既然一代和二代都越来越少,那肯定是三代轴承是主流了。


Bingo! 猜对了~


在集成度上,三代轴承的内圈上集成了轮毂(Hub),外圈上集成了连接转向节的法兰,与转向节可通过螺栓进行连接即可。装配精度大大提高。而且由于所有尺寸全部在供应商处精确控制,所以性能是最好的。


由于具有这两个优点,虽然成本稍微高点,三代轴承仍受到几乎所有主流车厂的青睐。




四代轴承?五代轴承?

目前业内很多人士也在研究进一步集成的方案。有人提出了四代轴承的概念,就是将三代轴承与驱动轮的等速万向节集成在一起。还有人提出了五代轴承的概念,即将轴承与制动盘集成在一起。

技术上应该不存在问题,至于能不能推广,就要看市场能否接受了。


轴承设计要点

对于立志进入汽车行业的你,要注意了。(敲黑板,划重点)


在设计轴承时,主要考查的有以下几点:

  • 过盈量和间隙设计(主要是针对一代轴承和二代轴承)

  • 轴承强度/刚度

  • 轴承拖滞力矩

  • 轴承寿命

  • 密封性


轴承强度:

因为轴承要承受非常大的径向和轴向载荷,所以强度非常关键。一般通过CAE进行应力应变分析,加上一定的安全裕量。


轴承刚度:

轴承的刚度如果很差的话,会导致轴承在受侧向力时,轴承与制动盘连接的法兰面会发生较大变形,从而会导致摩擦片偏磨等问题。


轴承拖滞力矩:

轴承的拖滞力矩即轴承旋转时的阻力,其大小影响油耗,对于新能源车辆来说影响续航里程。


轴承寿命:

轴承在车辆的整个生命周期中都是免维护的,所以其寿命必须比整车寿命还要长。其寿命计算有非常复杂的计算公式,这也是不同零部件供应商的Know-how所在。


密封性:

指的是密封圈防止外部水/尘土进入到轴承内部,从而影响到钢球的润滑作用,最终会影响钢球的寿命。


如何判断轴承是否损坏

要判断车辆的轴承是否损坏,可通过以下两种方式:


一、将车辆放置在举升机上,用力旋转车轮,看车轮是否会发生卡滞,并评估车轮的拖滞力矩是否正常。如果钢球润滑不好或者失圆,会导致卡滞或者拖滞力矩增大。


二、车辆正常行驶过程中注意车轮方向是否有异响。如果钢球润滑不好,首先发生的问题就是异响。如果没有异响,一般就不会有问题。


另外,由于目前绝大多数的轮速传感器的信号源(磁极或者圈)都集成在轴承上,如果轮速信号发生问题,仪表盘会报故障码,并有如下图所示的ABS故障灯点亮


所以如果ABS故障灯常亮的话,也有可能是轴承的磁极发生了损坏。


目前行业的现状

目前国内轮毂轴承的现状是,外资轴承企业占领合资品牌的中高端市场(如日系的NSK,Koyo,NTN,韩系的ILJIN,欧美的SKF,FAG等),国内的占领合资的中低端市场和自主品牌市场(如浙江万向,上海人本,湖北新火炬等)。


目前国内企业和外资企业,就生产能力来说相差无几。都是直接从国外进口的自动化设备,工艺控制方法也大同小异。


但是技术水平差距还是比较大,尤其是开发新产品的能力。


上面也提到了,密封圈的设计非常关键。好的密封圈设计和差的设计,轴承寿命能差好几倍,故障率也能差好多。


还有就是材料的选择(对于轴承来说钢材尤其重要)和子零件供应商的选择(外资品牌的密封圈几乎全部是国外进口),这造成了较大的价格差异,也

造成了巨大的性能差距

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