某系列主減速器總成軸承失效分析

徐珊珊，陳利，洪俊

（合肥美橋汽車傳動(dòng)及底盤系統(tǒng)有限公司，安徽 合肥 230051）

某系列4.3速比主被動(dòng)齒輪試裝3臺(tái)主減總成后，在做疲勞試驗(yàn)時(shí)，第一臺(tái)16.5萬次，第二臺(tái)29萬次，第三臺(tái)12萬次，失效模式均為主齒內(nèi)軸承發(fā)生燒蝕斷裂，主從動(dòng)齒輪僅局部齒損壞。失效模式不屬于正常失效模式。

1 理論計(jì)算

1.1 齒輪強(qiáng)度計(jì)算

主齒彎曲應(yīng)力為 507.4MPa，被齒為 502.8MPa，接觸應(yīng)力2706.9MPa，符合許用應(yīng)力主齒560MPa和被齒500MPa及許用接觸應(yīng)力2800MPa的要求。故主動(dòng)齒輪在日常行駛和最大計(jì)算扭矩的情況下彎曲應(yīng)力及接觸應(yīng)力均符合要求。實(shí)際試驗(yàn)時(shí)在軸承發(fā)生嚴(yán)重破壞時(shí)，主被齒僅局部齒損壞，可以看出齒輪強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

1.2 軸承壽命計(jì)算

主減疲勞試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為B10≥30萬次，B50≥50萬次，通過壽命計(jì)算得出主齒內(nèi)軸承壽命僅為19萬次，不符合最低壽命30萬次的要求，需要提升。

2 檢驗(yàn)分析

2.1 宏觀分析

由失效模式可知，軸承發(fā)生嚴(yán)重?zé)g，同時(shí)內(nèi)圈滾到疲勞剝落，且發(fā)生垂直裂紋。保持架已全部碎裂，滾子散落，滾子已變形，故發(fā)生了滑動(dòng)摩擦。軸承外圈滾到嚴(yán)重?zé)g且發(fā)生疲勞剝落（圖1）。

圖1 軸承失效宏觀形貌

2.2 油潤(rùn)滑試驗(yàn)分析

由于軸承發(fā)生燒蝕，對(duì)此比對(duì)了當(dāng)時(shí)的檢測(cè)記錄，軸承啟動(dòng)摩擦力矩符合圖紙要求，故并不是由于預(yù)緊力過大引起燒蝕。考慮可能是齒輪油未有效到達(dá)軸承處，故進(jìn)行油潤(rùn)滑試驗(yàn)。轉(zhuǎn)速在200r/min時(shí)，流量?jī)H為108ml/min，未達(dá)到250ml/min的要求。故軸承潤(rùn)滑存在一定問題，需要修訂油道。

3 整改方案制定

3.1 主齒內(nèi)軸承重新選定

考慮到主齒內(nèi)軸承壽命不足，故增大了內(nèi)軸承外徑，重新計(jì)算后，主齒內(nèi)軸承壽命達(dá)到35萬次，符合壽命要求。

3.2 油道修改

考慮油道擋邊距離太短，不容易存儲(chǔ)油進(jìn)入軸承，故加大擋邊，如圖2所示。

圖2 油道優(yōu)化

4 結(jié)果驗(yàn)證

4.1 主減速器總成疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，已通過試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，此次整改有效（表1）。

4.2 油潤(rùn)滑數(shù)據(jù)

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在200r/min下流量為400ml/min已通過試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)250ml/min的要求，此次整改有效。

表1 主減速器總成疲勞試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語

主減疲勞試驗(yàn)的軸承失效不屬于正常失效模式，可以從以下幾個(gè)方面開展分析。

（1）預(yù)緊力是否過大，導(dǎo)致燒蝕。

（2）潤(rùn)滑是否不足，導(dǎo)致燒蝕。

（3）軸承壽命是否不足，導(dǎo)致最終疲勞破壞。

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