軸承單元結(jié)構(gòu)在STR中橋主錐上的應(yīng)用

周彬，張振華，郭嬋

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軸承單元結(jié)構(gòu)在STR中橋主錐上的應(yīng)用

周彬，張振華，郭嬋

（陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201）

軸承單元目前在汽車行業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，文章中的軸承單元應(yīng)用于STR中橋主動(dòng)錐齒輪，是一種雙列圓錐滾子軸承帶法蘭的結(jié)構(gòu)。軸承單元裝配精度高、整體性強(qiáng)，游隙在出廠前已預(yù)先調(diào)整好，主減裝配時(shí)只需把壓裝軸承單元內(nèi)圈壓板的三個(gè)螺栓擰緊到規(guī)定力矩即可，裝配非常方便。

軸承單元；主錐；游隙；力矩

引言

主減速器是驅(qū)動(dòng)橋上一個(gè)重要的傳動(dòng)部件，其功能主要是傳遞扭矩并減速增扭，它的可靠性是驅(qū)動(dòng)橋一個(gè)重要指標(biāo)。由于主減速器軸承一般要承受較大的軸向載荷，而圓錐滾子軸承具有很高的軸向和徑向承載能力，因此卡車主減速器多采用圓錐滾子軸承[1]。

為了提高主減速器錐齒輪的剛度，改善齒輪嚙合平穩(wěn)性，并且使軸承預(yù)留一個(gè)恰當(dāng)?shù)难b配游隙，以便使軸承工作近于零游隙狀態(tài)，從而保證軸承運(yùn)轉(zhuǎn)順暢、壽命可靠，必須對(duì)圓錐滾子軸承進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，這樣如何保證穩(wěn)定的裝配間隙就變得非常重要。在實(shí)際裝配中，軸承預(yù)緊力的大小是用軸承摩擦力矩的大小來衡量的，常規(guī)結(jié)構(gòu)主減速器中圓錐滾子軸承預(yù)緊力的調(diào)整是通過加入調(diào)整墊片來實(shí)現(xiàn)。若預(yù)緊力過大，就增加調(diào)整墊片的厚度；若預(yù)緊力偏小，就減小調(diào)整墊片的厚度，調(diào)整過程比較繁瑣，裝配效率及軸承游隙也很難精確保證。而軸承單元結(jié)構(gòu)在出廠時(shí)游隙已預(yù)先調(diào)整好，裝配精度和效率具有明顯優(yōu)勢(shì)，但是，軸承單元預(yù)調(diào)游隙的確定及潤滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等是應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將其用于重型驅(qū)動(dòng)中橋主動(dòng)錐齒輪上尚屬首次。

1 新老結(jié)構(gòu)比較

老結(jié)構(gòu)主動(dòng)錐齒輪尾部（調(diào)整軸承預(yù)緊力部分）主要由軸承座1、軸承外圈壓板2、隔圈3、圓錐滾子軸承（下）4、圓錐滾子軸承（上）5、調(diào)整墊片6組成，如圖1所示。

1.軸承座 2.軸承外圈壓板 3.隔圈 4.圓錐滾子軸承（下）5.圓錐滾子軸承（上）6.調(diào)整墊片

主動(dòng)錐齒輪軸承的預(yù)緊力主要靠調(diào)整墊片6來進(jìn)行調(diào)整，如上所述，其裝配效率及游隙精度很難得到保證。預(yù)緊力的調(diào)整過大、過小即軸承游隙的過大過小，要么使得齒輪支承剛度不足，主、被動(dòng)齒輪嚙合不良，噪音增加，壽命降低；要么軸承工作沒有游隙，甚至?xí)?dǎo)致軸承過熱而引起損壞[3]。

新結(jié)構(gòu)的主動(dòng)錐齒輪尾部（調(diào)整軸承預(yù)緊力部分）由軸承單元1組成，如圖2所示，軸承單元的游隙在出廠前已調(diào)整好，在裝配時(shí)只需把軸承單元1壓裝到主錐上，然后用軸承內(nèi)圈的壓板螺栓3壓緊內(nèi)圈壓板2，軸承的預(yù)緊不需調(diào)整墊片再進(jìn)行調(diào)整。

1.軸承單元 2.內(nèi)圈壓板 3.軸承內(nèi)圈的壓板螺栓

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)是在驅(qū)動(dòng)橋總成疲勞臺(tái)架試驗(yàn)機(jī)QDQPL-3上進(jìn)行。試驗(yàn)數(shù)據(jù)遵循對(duì)數(shù)正態(tài)分布(或韋布爾分布)，按QC/T 534-1999標(biāo)準(zhǔn)，其中值疲勞壽命不低于50x104，最低壽命不低于30x104次[2]。

此次實(shí)驗(yàn)在驅(qū)動(dòng)橋總成的疲勞臺(tái)架試驗(yàn)進(jìn)行，輸入扭矩T=6400N·m，整橋速比i=6.72，輸入轉(zhuǎn)速n=200r/min。

2.1 第一輪試驗(yàn)結(jié)果

1#中橋的疲勞壽命為31.8萬次，軸承單元疲勞剝落；2#中橋的疲勞壽命為47.4萬次，軸承單元發(fā)生燒蝕，如表1所示；失效形貌如圖3、4所示。

表1 第一輪軸承單元的疲勞試驗(yàn)結(jié)果

圖4 軸承單元出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)g、內(nèi)側(cè)軸承滾珠燒結(jié)在一起

2.2 優(yōu)化分析

2.2.1潤滑結(jié)構(gòu)優(yōu)化

從圖3及4可見，軸承疲勞剝落及燒傷嚴(yán)重，通過分析失效與軸承整體外圈潤滑設(shè)計(jì)不良有關(guān)，具體措施是增加油孔直徑，并在下方增加一個(gè)油孔，見圖5所示(1中所示即為油道孔的位置)。

圖5 軸承單元的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2.2軸承游隙優(yōu)化

對(duì)軸承預(yù)調(diào)游隙的確定是非常重要的，必須結(jié)合相關(guān)件的具體裝配情況，采取適當(dāng)措施，多次進(jìn)行調(diào)整并獲得一個(gè)優(yōu)化的游隙值，從而保證軸承啟動(dòng)力矩拉力10—20N，否則裝配游隙會(huì)過大或過小。

2.3 優(yōu)化后試驗(yàn)結(jié)果

改進(jìn)后1#中橋的疲勞壽命為50萬次， 2#中橋的疲勞壽命53.2萬次，3#中橋的疲勞壽命為86.2萬次，4#中橋的疲勞壽命為68.9萬次，臺(tái)架試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

從以下結(jié)果可以看出，中橋的疲勞壽命超過了標(biāo)準(zhǔn)要求。拆后發(fā)現(xiàn)軸承單元并未發(fā)生失效，滾動(dòng)體及滾道表面除了正常的磨損外未出現(xiàn)異常，如圖6、7所示。

表2 軸承單元完成的疲勞壽命結(jié)果

圖7 內(nèi)、外側(cè)軸承滾道表面的宏觀形貌

3 軸承單元?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

中橋主錐軸承單元的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下五點(diǎn)：

3.1 軸承單元是一種雙列圓錐滾子軸承帶法蘭結(jié)構(gòu)

具有良好的預(yù)置預(yù)緊功能，再不需要人為的調(diào)整軸承間隙，調(diào)整精度高。

3.2 軸承單元將原結(jié)構(gòu)的六個(gè)零件簡(jiǎn)化為一個(gè)零部件

很大程度提高了裝配效率、顯著降低成本（每個(gè)中橋降低成本約24元）。

3.3 可以減少一個(gè)工序（壓裝兩套圓錐滾子軸承（31311））和一臺(tái)壓裝設(shè)備

3.4 軸承單元游隙的優(yōu)化

3.5 減少了相關(guān)的裝配件

提高主動(dòng)錐齒輪整個(gè)軸系上的定位精度。

此種新型主錐齒輪軸承單元已經(jīng)在STR中橋主減上大量使用，實(shí)際驗(yàn)證效果良好。

[1] 縣鵬宇.載重卡車車橋主減速器軸承的技術(shù)發(fā)展[J].軸承,2010（10）:56.

[2] 郭熹晨.QC/T 534-1999 汽車驅(qū)動(dòng)橋臺(tái)架試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)[J].國家機(jī)械工業(yè)局.

[3] 尹國臣.淺析汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的裝配與調(diào)整[J].科學(xué)教育家, 2007（10）:171.

[4] Koyo滾動(dòng)軸承綜合樣本.光洋精工株式會(huì)社,2005.

The application of the unit bearing structure on the driving bevel gear of the STR driving medium axle

Zhou Bin, Zhang Zhenhua, Guo Chan

（Shaanxi Hande Axle Co. Ltd., Shaanxi Xi'an 710201）

The unit bearing structure has been widely used to the automobile industry currently, the unit bearing structure discussed in this paper was used in the driving bevel gear of the STR driving medium axle. It was a new structure with double row tapered roller bearings and a flange. This new unit bearing structure had high assembly accuracy and high integrity, its clearance was adjusted before the factory. What the workers done was just to screw the three bolts on the clamp which was used to hold down the unit bearing cones with the required tightening torque, so the main reducing gear parts assembling process was very easy and its quality was in well control.

the unit bearing; the driving bevel gear; clearance; tightening torque

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1671-7988(2018)16-224-03

U463

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CLC NO.: U463

周彬，就職于陜西漢德車橋有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.080