小型卡車前輪轂軸承早期失效的分析

摘 要：為解決前輪輪轂軸承早期失效的質(zhì)量問題，通過對(duì)故障車型進(jìn)行拆解，找出主要的故障表現(xiàn)形式，經(jīng)過系統(tǒng)地分析，表明軸承裝配游隙過小和軸承制造質(zhì)量差是造成該質(zhì)量問題的主要原因，并通過路試驗(yàn)證了失效分析。在此基礎(chǔ)上，采取控制軸承質(zhì)量、提高輪軸加工精度和調(diào)整優(yōu)化輪轂裝配工藝等措施，使該問題得到了有效改善。

關(guān)鍵詞：前輪轂軸承；早期失效；游隙；路試

1 概述

小型卡車廣泛用于城鄉(xiāng)結(jié)合部和農(nóng)村，適用于中短途貨物運(yùn)輸，其工作狀況復(fù)雜，在高速和超負(fù)荷條件下，許多車輛在行駛里程不足5000公里時(shí)，其前輪轂軸承容易產(chǎn)生異常磨損，甚至破裂等失效形式，稱之為早期失效。某小型卡車曾一度出現(xiàn)輪轂軸承早期失效的現(xiàn)象，通過對(duì)該車型的輪轂外軸承失效原因進(jìn)行分析，提出了合理的解決方案。

2 問題表現(xiàn)

某系列小型卡車前輪轂內(nèi)、外軸承分別采用32209、30306兩種型號(hào)的圓錐滾子軸承，并成反排列安裝。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該系列小型卡車上市銷售兩年來，多次發(fā)生因前輪轂軸承燒蝕磨損等問題而造成前輪脫落的典型、重大質(zhì)量問題，對(duì)公司的銷售及售后服務(wù)工作帶來一定的負(fù)面影響，造成極大的市場(chǎng)抱怨。

車輛裝配下線后，經(jīng)過嚴(yán)格路試和檢測(cè)調(diào)整，滿足產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量要求。車輛在使用過程中，部分用戶在行駛到1000-2000公里時(shí)，車輛前輪出現(xiàn)異響，感覺車輛越來越沉重，甚至出現(xiàn)車輪脫落，不得不到服務(wù)站進(jìn)行檢修。通過匯總服務(wù)站維修記錄和用戶回訪，表明類似故障車輛行駛里程基本不到5000公里，運(yùn)輸貨物以砂石、蔬菜、建筑材料為主，普遍存在超載現(xiàn)象。通過對(duì)退廠故障件進(jìn)行拆解分析，輪轂滾動(dòng)軸承早期失效的主要現(xiàn)象是燒蝕磨損。

3 原因分析

3.1 車輛使用不當(dāng)

小型卡車以盈利為運(yùn)輸目的，用戶普遍存在“多拉快跑”的想法，不注重車輛清洗檢查和車輪潤(rùn)滑保養(yǎng)。車箱容積大，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，行駛路況較差，顛簸路面較多，車輪易遭受沖擊，易被泥沙侵蝕。

3.2 裝配調(diào)整不當(dāng)

在裝配生產(chǎn)中，生產(chǎn)廠家注重裝配效率，片面強(qiáng)調(diào)擰緊力矩，忽略滿足軸承充分潤(rùn)滑所需的“游隙”。由于裝配工藝不夠細(xì)化，缺少有效的檢測(cè)控制手段，容易造成軸向（或徑向）間隙過小或無間隙，是輪轂軸承早期失效的主要原因。

一方面，車型量產(chǎn)初期，由于輪軸加工工藝不合理，部分車軸尺寸和表面精度不合格，驗(yàn)收時(shí)未能檢出，小部分車輛裝配后軸承“游隙”過小，導(dǎo)致滾子與滾道之間無潤(rùn)滑油膜，形成干摩擦，引起軸承發(fā)熱、局部高溫，直至軸承燒結(jié)。另一方面，軸承緊固力矩控制不當(dāng)，扭矩太小緊固不可靠，生產(chǎn)中，操作者往往加大扭矩，致使軸承內(nèi)圈擠壓變形，影響防塵圈，泥沙易侵入；同時(shí)扭矩對(duì)軸承滾動(dòng)體與滾道的游隙配合也有影響，如果扭矩過大，軸承內(nèi)套擠壓過緊，游隙過小，從而人為造成軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不順暢，潤(rùn)滑不良，易引起軸承燒結(jié)。

3.3 軸承質(zhì)量問題

由于管理、工藝、質(zhì)控不完善，部分軸承生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出來的軸承未能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在材料、精度和性能等方面可能存在缺陷，都會(huì)引起軸承早期損壞。

小型卡車工作環(huán)境較差，載荷較重，行駛速度較快，屬高速重載，對(duì)車軸軸承要求很高。制造不合格的軸承，在交變載荷的作用下，很容易出現(xiàn)早期失效，一旦產(chǎn)生變形、游隙過小或潤(rùn)滑不良，就會(huì)引起軸承滾子與滾道燒結(jié)，首先是個(gè)別滾子轉(zhuǎn)動(dòng)受阻、歪斜，進(jìn)而導(dǎo)致所有滾子歪斜，將內(nèi)外圈楔死，導(dǎo)致滾動(dòng)軸承的滾柱破裂、擦傷、隔圈松曠并破碎，造成車輪脫落等重大質(zhì)量問題，容易引起惡性安全事故。

4 臨時(shí)措施

綜合分析問題表現(xiàn)，初步認(rèn)為軸承存在質(zhì)量問題，因此，立即停用庫(kù)存前橋，全部退廠返修，更換輪轂軸承后，小批量上線試裝，產(chǎn)品銷往特定地區(qū)，同時(shí)，加強(qiáng)售后跟蹤服務(wù)，做好產(chǎn)品質(zhì)量信息跟蹤反饋。售后信息說明，輪轂軸承早期失效問題有所改善，但未徹底解決。

5 實(shí)驗(yàn)部分

5.1 樣車改制

選取一輛能夠正常行駛且行駛里程已達(dá)1萬公里的該系列小卡為實(shí)驗(yàn)樣車，首先將樣車前橋頂起檢查，左右兩前輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，測(cè)試鎖緊螺母的預(yù)緊力矩，力矩扳手顯示預(yù)緊力矩幾乎為零。打開左前輪轉(zhuǎn)向節(jié)螺母鎖緊裝置，將螺母用150N·m的力矩?cái)Q緊、鎖定，右輪保持原狀。

5.2 路試

車輛裝載約2噸貨物，均布于貨箱，在平坦公路上行駛，緩慢加速，保持60-90km/h的車速行駛，行駛過程中車輛明顯向左跑偏。

當(dāng)行駛100km時(shí)，左前輪軸承潤(rùn)滑脂融化外流，轉(zhuǎn)向節(jié)螺栓發(fā)熱燙手，右前輪無潤(rùn)滑脂融化外流，轉(zhuǎn)向節(jié)螺栓略感發(fā)熱。

當(dāng)行駛100-300km期間，左前輪軸承有“吱吱”異響，且響聲越來越大，車輛向左跑偏趨勢(shì)加大，右前輪正常行駛。

當(dāng)行駛320km時(shí)，左前輪有“咔咔”異響。繼續(xù)行駛不足10km，左前輪脫出，停車。對(duì)左右前輪進(jìn)行拆解比對(duì)，左前輪外軸承燒蝕、散架、滾動(dòng)體脫落（圖為損壞的左前輪軸承），右前輪未見明顯異常。

5.3 實(shí)驗(yàn)分析

為保證小型卡車正常行駛，前輪轂滾子軸承需要有合理的間隙。在同樣的載荷、車速、潤(rùn)滑等條件下，左右軸承預(yù)緊力矩不同，左前輪軸承由于加150N·m的預(yù)緊力矩，無法靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，工作時(shí)發(fā)卡、發(fā)熱，最終燒蝕失效，而右前輪正常工作。

6 解決措施

要求輪轂供方加強(qiáng)軸承采購(gòu)的質(zhì)量控制，確保軸承質(zhì)量合格；改進(jìn)輪軸加工工藝，保證尺寸和表面精度；細(xì)化調(diào)整輪轂整裝配工藝，明確規(guī)定：輪轂軸承的軸向間隙調(diào)整時(shí)，先將六角螺母擰緊，擰緊力矩為130～160N·m，然后放松約1/6～1/3圈，使輪轂?zāi)莒`活轉(zhuǎn)動(dòng)、無卡滯現(xiàn)象，再將止動(dòng)墊圈鎖死。

采取上述措施后，前輪輪轂軸承早期失效的故障現(xiàn)象基本消除，輪轂軸承的外場(chǎng)故障率由0.25%逐年下降到0.05%，效果顯著。

7 結(jié)束語(yǔ)

為避免造成小型卡車前輪轂軸承早期失效，除了要保證軸承質(zhì)量，裝配調(diào)整是至關(guān)重要的，主要是控制軸承的預(yù)緊力矩，保證合理的“游隙”。