工程塑料軸承在中型卡車上的實際應用

黨龍，成振忠，王蘭，齊淼，徐會娟，申良奇

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著社會經濟的快速發展，中型卡車在日常生活中的應用日益普遍，除了最基本的安全性能要求之外，為了便于發動機維修和保養，駕駛室前懸置系統增加駕駛室前翻功能成了一個最基本的要求，同時，客戶對于產品舒適性的要求也在不斷地提升。

懸置系統為了實現支撐駕駛室、實現駕駛室翻轉、提高駕駛室舒適性等幾點功能，翻轉軸總成會與前懸下支座之間產生不同程度和頻率的旋轉運動，并伴隨著一定程度的沖擊力，當下主流的金屬基翻轉軸承、套筒總伴隨著潤滑程度不足、價格昂貴、后期維護要求高等問題。

工程塑料軸承是基于工程塑料改性技術，通過在高性能工程塑料中添加高強度纖維和固態潤滑劑，注塑而成的具有自潤滑特性的軸承。其中尼龍軸承具有的優異自潤滑性和高耐磨性基于工程塑料改性技術，在高性能工程塑料中采用高強度纖維和固態潤滑劑。其中高性能工程塑料作為基料起到耐磨作用；高強度纖維提高了軸承的強度、抗沖擊性能及承受邊緣載荷的能力；固態潤滑劑，起潤滑作用同時降低了軸承的摩擦系數，提高了軸承的綜合耐磨性能從而延長軸承的使用壽命，具有很好的市場價值。

1 金屬基滑動軸套翻轉結構介紹

圖1

本款懸置采用四點懸浮式結構，所匹配駕駛室為某中型自卸卡車，駕駛室質量640KG，相對傳統中卡固定式懸置來說，舒適性大幅提高。

自卸車運行路況復雜，駕駛室顛簸頻繁。在駕駛室上下跳動時，上托架總成帶動搖臂繞支座中心開始旋轉，翻轉軸（6）會與支座孔（1）產生旋轉運動；在駕駛室翻轉過程中，上托架帶動搖臂隨駕駛室翻轉，翻轉軸同樣會與支座產生旋轉運動，并需要承載一定的力。這就要求支座孔、翻轉套筒、翻轉軸之間的有著很好的潤滑特性和良好的屈服強度。

傳統的金屬基軸承解決方案分為自潤滑、加潤滑裝置兩種方案，如下圖所示：

圖2

圖3

圖2為自潤滑方案中所采用的軸承，均為自潤滑軸承，左側為自潤滑關節軸承，其內壁擁有自潤滑涂層，具有很好的自潤滑效果；右側為石墨銅套軸承，利用孔隙中的石墨進行自潤滑，自潤滑效果良好。然而這兩種自潤滑軸承成本很高，相對中型卡車市場定位和成本來說并不適用。

圖3為加潤滑裝置方案中所用軸承，左側為滑動關節軸承；右側為鋼套結構，兩種結構均有潤滑油存儲、滲透孔，相對成本較低，但該結構要求加裝滑脂嘴，并要求定期維護加注潤滑油，為客戶增加維護要求，而且該結構存在密封性問題，會造成后期產品總成油污問題嚴重。

圖4

本次設計考慮到成本因素，采用就是鋼套結構，如圖四所示，鋼套設計中設計了儲油槽、儲油孔。在保證良好的滑動特性的同時，為避免產生振動和異響，需要對支座孔、套筒、翻轉軸的配合公差有嚴格的要求，既要保證之間的間隙配合，又不會因間隙過大而產生異響，在鋼套加工過程中也提出了很高的加工精密度。

然而自卸車在實際工作中，路況復雜惡劣，顧客也因為各種因素，無法按照既定要求加注潤滑脂，隨著潤滑脂干涸，套筒與翻轉軸之間就會變為干摩擦，并伴隨一定的沖擊力，使得兩者之間間隙隨著變大，造成兩側橡膠墊塊壽命大幅縮短，密封性能下降，隨著雜物的不斷進入，加劇翻轉套筒的破壞，隨后會伴隨異響、潤滑脂流出、駕駛室翻轉抖動嚴重等問題。

為了解決上面的問題，我們采用工程塑料軸承對現有原結構進行了改進。

2 尼龍軸套改進方案介紹

工程塑料軸承是基于工程塑料改性技術，相對于傳統的金屬基軸承來說，其擁有很多的優勢，例如自潤滑、免維護、高耐磨性 、耐腐蝕、耐高溫、防水、重量輕、高性價比等。

圖5

在改進方案中（如圖5所示），我們利用工程塑料軸承（7）代替原有鋼套(2)，原有橡膠墊塊改為尼龍墊片（8），取消原有潤滑裝置（滑脂嘴-4），在裝配配合中，軸承與支座孔之間為過盈配合，通過小型液壓機壓裝，軸承與翻轉軸之間為小間隙配合。作為標準件的軸承能保證很好的一致性。工程塑料軸承的內部組分（基料、高強度纖維、固態潤滑劑）均勻混合在一起，保證了軸承在整個使用過程中摩擦的均勻性、自潤滑性及高耐磨性。

在工程塑料軸承使用選型、設定配合公差時也有一點需要特別注意的部分，工程塑料軸承相對金屬軸承剛度較小，所以在設計配合公差時，需要考慮其變形，在本次設計方案中，軸承未壓裝之前，外徑28（+0.2，+0.4）內徑25（+0.2，0.4），因為軸承外徑與支座孔為過盈配合，過盈量過大，軸承內徑會變小，與翻轉軸成為過盈配合，不滿足要求，過盈量較小，軸承變形小，內徑與翻轉軸間隙過大，會導致承受沖擊大，影響軸承壽命。

經過多次試驗，最終確定當支座孔尺寸為28（0，+0.02），壓裝后，軸承內徑尺寸為25（+0.004，+0.124），與翻轉軸配合滿足要求。

同時，在裝配過程中，需要控制壓裝速度，避免因為沖擊力過大，導致軸承破壞或者形成褶皺，影響軸承壽命。

新方案我們投放小批量樣車進入市場進行驗證，進行一年的實車路試驗證周期，我們在此期間，不斷進行市場情況調研，最終得到主機廠驗證通過通知，進行了全面切換，隨著大批量產品進入市場，得到了更多的市場反饋，新的產品得到了市場的廣泛認可，成為工程塑料軸承在中卡中的一次成功應用范例，為后期探索提供了重要的經驗。

3 結論

工程塑料技術的不斷發展，通過各種改性技術，其材料性能參數不斷提高，憑借其相對于傳統使用的金屬基滑動軸承擁有更優異的自潤滑、耐磨損性能以及惡劣工況下的適應性能，擁有著更為廣泛的市場。工程塑料軸承的使用，解決了我公司中卡前懸現存懸置翻轉軸承磨損，翻轉軸磨損情況，大幅降低產品索賠，提升產品市場形象，并在工程塑料軸承在重卡上的使用提供了一些參考。在后續工作中，我們會開始嘗試在重卡上的初步應用，對于一切非關鍵承重的旋轉部件，工程塑料軸承同樣擁有廣大的市場前景等待我們發掘。