汽车轮毂轴承，汽车轮毂轴承单元耐久性试验方法与加载要求详解

hwyzw

    1、耐久性试验

    试验目的如下：对汽车轮毂轴承单元使用寿命情况进行评估。评估是在汽车不同行驶状态下开展的。

    试验装夹时，要利用特制夹具装夹轮毂轴承单元，这种夹具要适当。或者利用汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元。装夹情况如图1所示。

    振动传感器的安装位置要依据轴承样品结构与夹具结构的实际情形来定。温度传感器的安装位置同样要依据轴承样品结构与夹具结构的实际情形来定。要是用户对夹具和装夹有特殊需求，也能够协商确定。径向载荷应该加在车轮中心线处。轴向载荷也应该加在车轮中心线处。径向载荷作用线必须与轴承旋转中心线垂直相交。轴向载荷作用线必须平行于轴承旋转中心线。加载力臂等于车轮半径R。径向载荷按式（1）计算。轴向载荷按式（2）计算。其中+Fa表示正向力。-Fa表示反向力。

    图1试验加载示意图

    试验样品预运转：在试验之前 要给试验轴承加上径向载荷W/2 转速设定为200r/min 运行2小时 这段时间不算在试验总时间内

    试验条件：耐久性试验转速设定值是600r/min。其偏差为正负5%。环境温度要求是20℃加减15℃。拧紧力矩依照用户规定。

    试验载荷以及循环周期：通常情况下，耐久性试验载荷依照表1来执行，循环周期依照表2来执行。针对高速耐久性试验而言，在试验之前要进行称重操作，并且记录相关数据。要是用户存在规定的试验条件，那就按照用户所规定的条件来开展试验。

    表1一般耐久性试验载荷及循环周期

    表2高速耐久性试验载荷及循环周期

    试验过程记录和停机要求：试验时要实时监控力的情况。还要实时监控转速的情况。也要实时监控振动的情况。同时要实时监控温度的情况。并且要以适当间隔记录保存各参数值。试验停机主要依据振动加速度值评判。评判时要与初始振动值进行比较。而且温度异常也是停机或轴承失效的判断标准。

    一般耐久性试验结果：试验后冷却试验轴承样品，凭手感检查轴承旋转灵活性，初步判定有无卡滞或剥落现象。拆套试验轴承样品，允许破坏部分零件来拆套，观察油脂是否变色。清洗轴承零件，观察轴承内部滚动体及滚道有无剥落。在整个拆解调查进程里。要留存试验后轴承的整体照片。还要留存内外侧油脂照片。对于清洗后的外圈。要留存其内外侧滚道照片。若有剥落。需突出剥落位置。对于两侧内圈滚道。也要留存照片。若有剥落。同样突出剥落位置。对于两侧滚动体和保持架。也要留存照片。若有剥落。突出剥落位置。要检测轴承内圈、外圈、凸缘有无裂纹。并保留必要照片。

    高速耐久性试验有结果。试验后要冷却试验轴承样品。要保留必要的照片。要清理外表面漏脂。还要称重并记录数据。

    评定：一般耐久性按照表1的规定进行评定。高速耐久试验按照表2的规定进行评定。

    2、泥水性能试验

    试验目的：对轮毂轴承单元密封效果进行评估。评估其在泥水环境中的情况。评估其在一般行驶过程中的情况。

    试验装夹：使用合适的特制夹具以及（或者）汽车原装辅件来装夹轮毂轴承单元，如图2所示。振动传感器的安装位置依据轴承样品结构确定。温度传感器的安装位置依据夹具结构按实际情况确定。要是用户对夹具和装夹有特殊要求，能够协商确定。[]

    图2 密封气密性试验示意图

    试验样品预运转：在试验之前。要对试验轴承施加径向载荷W/2。转速设定为200r/min。运行时长为2h。此2h不计入试验总时间。

    试验条件：环境温度的要求是20℃上下浮动15℃。拧紧力矩依照用户规定。

    泥水的配比情况如下：在泥水性能试验里，泥水的配比是这样的，水为1L，亚利桑那试验粉尘为125g，盐为50g。亚利桑那试验粉尘符合GB/T 28957.1 - 2012中细粒ISO 12103 - A2的规定。要是用户有规定的泥水配比，那么就按照用户的要求来进行试验。

    试验载荷、转速及循环周期：试验载荷、转速及循环周期依照表3来执行。喷水方向和水平方向夹角是45°。喷水口距密封圈端面的距离为60mm，允许有±10mm的误差。喷口流量为4L/min。喷水口直径是9.5mm。喷水口数量为2个。按照（1→2循环1小时）→3→4→（5→6循环1小时）这样的顺序循环。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。

    表3泥水性能试验载荷、转速及循环周期

    试验过程记录及停机要求：试验时要实时监控力、转速、振动与温度状况。需按适当间隔记录并保存各参数值。试验停机主要依据振动加速度值评判（与初始振动值作比较）。温度异常也是停机或轴承失效的附加判断标准。

    试验结果：把试验轴承样品的套拆开，允许破坏部分零件来拆套。观察油脂有没有变色。取保持架（滚道）附近处的油脂测量其含水量。整个拆解调查过程要保留试验后轴承的整体照片、内外侧油脂照片。

    评定：油脂含水量有增加值。该增加值不大于3%。采用卡尔费休库仑滴定法。此方法按照GB/T 11133-2015的规定来进行

    3、密封气密性试验

    试验目的：评估轮毂轴承单元的密封效果。此评估是在一定压力条件下进行的。

    试验装置：将轮毂轴承单元安装在如图2所示的试验装置上。

    试验条件：试验轴承处于不旋转状态。环境温度有要求，需为20℃上下浮动15℃。拧紧力矩依照用户规定执行。

    试验方法：把轮毂轴承单元内圈拧紧。在一侧压装密封圈，在密封圈侧涂抹肥皂水或者将其浸入水中。另一侧不压装。从没压装密封圈的这一侧施加气压，密闭10分钟，另一侧不能漏气。要是用户有规定的试验条件，按照用户的条件进行试验。

   

    评定：试验过程中不允许有漏气现象。

    4、凸缘旋转弯曲疲劳试验

    试验目的：评估轮毂轴承单元凸缘疲劳寿命的情况。

    试验装夹：用合适的特制夹具和（或）汽车原装辅件来装夹轮毂轴承单元，情况如图1所示。振动传感器的安装位置依据轴承样品结构确定。温度传感器的安装位置依据夹具结构的实际情况确定。要是用户对夹具和装夹有特殊要求，也能够协商确定。径向载荷要加在车轮中心处。轴向载荷也要加在车轮中心处。径向载荷作用线需与轴承旋转中心线垂直相交。轴向载荷作用线要平行于轴承旋转中心线。加载力臂等于车轮半径R。径向载荷按式（1）计算。轴向载荷按式（2）计算。其中+Fa表示正向力。-Fa表示反向力。

    试验样品预运转：试验前先对试验轴承加径向载荷W/2，转速为200r/min，运行2h，该时间不计入试验总时间。

    试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。

    试验载荷和循环周期：疲劳试验载荷以及循环周期依照表4来执行。要是用户有规定好的试验条件，那就按照用户的条件开展试验。

    表4疲劳试验载荷及循环周期

    试验过程记录和停机要求：试验时要实时监控轴承样品的力、转速、振动及温度情况。要以适当间隔记录并保存各参数值。试验停机主要依据振动加速度值评判（与初始振动值比较）。温度异常也是停机或轴承失效的附加判断标准。

    试验结果：试验后要观察轴承外观。看是否有明显断裂情况。还要看是否有裂纹现象。要检测轴承内圈。检测轴承外圈。检测轴承凸缘。查看是否有裂纹。保留必要的照片。

    评定：试验后凸缘不允许有裂纹。

    5、静强度试验

    试验目的：评估轮毂轴承单元在承受较大载荷时。是否会出现断裂状况。

    试验装夹：使用合适的特制夹具以及（或者）汽车原装辅件来装夹轮毂轴承单元，情况如图1所示。要是用户对夹具和装夹存在特殊要求，能够协商确定。轴向载荷施加在车轮半径R的位置，轴向载荷依据式（2）进行计算，其中+Fa代表正向力，-Fa代表反向力。

    试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。

    试验载荷及循环周期：试验载荷以及循环周期依照表5来执行。要是用户存在规定的试验条件，那就按照用户的条件开展试验。

    表5静强度试验载荷及循环周期

    试验结果：试验后要观察轴承外观。查看是否有明显断裂情况。还要看有无裂纹现象。接着把试验轴承样品拆套。允许破坏部分零件来拆套。之后对轴承内圈进行探伤检测。检测外圈是否有裂纹。再检测凸缘是否有裂纹。最后保留必要的照片。

    评定：试验后轴承不允许有断裂及裂纹。

    6、角向刚度试验

    试验目的：评估轮毂轴承单元的情况。该情况为汽车转弯行驶过程中的弹性位移量。

    试验装夹：使用合适的特制夹具以及（或者）汽车原装辅件来装夹轮毂轴承单元，具体如图3所示。要是用户对夹具和装夹存在特殊要求，能够协商确定。轴向载荷施加于车轮半径R的位置。弯矩的计算方式是：弯矩T等于轴向加载力乘以车轮半径R。倾角θ依据式（3）进行计算。A、A’以及B、B’是测量点。

    式中：

    θ—加载弯矩下轮毂轴承单元实际倾角，°；

    θ1--加载弯矩下轮毂轴承单元凸缘倾角，°；

    θ2--加载弯矩下安装平台的倾角，°；

    角度刚度按照式（4）计算：

    K—试验轴承的刚度，N·m/°；

    T—试验轴承加载的弯矩，N·m；

    试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。

    试验载荷和循环周期方面：弯矩T先从0开始加载，一直加到1.5KN·m。在0到1.5kN·m这个范围里选取10个测量点。然后记录下数据。等试验完成后，绘制出弯矩与刚度相对应的曲线。要是用户有规定好的试验条件，那就按照用户的条件来进行试验。

    评定：当弯矩为1.5KN.m的时候。角向刚度要满足一定条件。这个条件是不小于4000N·m/°

    7、负载摩擦力矩试验

    试验目的：对轮毂轴承单元在一般行驶过程中的旋转灵活性状况进行评估

   

    试验装夹时，要把轮毂轴承单元安在试验装置上。径向载荷需加在车轮中心线处。施加的径向力大小为W/2

    试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。

    试验载荷及循环周期：转速为300r/min。施加径向载荷为W/2。预热2h，此预热时间不计入试验总时间。试验载荷及循环周期按表6执行。若用户有规定试验条件，则按用户条件试验。

    表6负载摩擦力矩试验载荷及循环周期

    评定：球轴承类型的摩擦力矩，其数值不大于1.7N·m。圆锥滚子轴承类型的摩擦力矩，其数值不大于2.5N·m。

    8、微动磨损试验

    试验目的：评估轮毂轴承单元在汽车运输时的磨损情况。磨损发生在内、外滚道的接触面。

    试验装夹：用适当特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图1所示。若用户对夹具及装夹有特殊要求，可协商确定。径向载荷应加在车轮中心线处。轴向载荷也应加在车轮中心线处。径向载荷作用线须与轴承旋转中心线垂直相交。轴向载荷作用线须平行于轴承旋转中心线。加载力臂等于车轮半径R。其中+Fa表示正向力，-Fa表示反向力。

    试验条件：试验轴承不旋转，环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。

    试验载荷及循环周期：试验载荷要依照表7来执行。循环周期也要依照表7来执行。频谱采用正弦波。要是用户有规定的试验条件。那就按照用户的条件开展试验。

    表7微动磨损试验载荷及循环周期

    评定：滚道磨损深度不大于5μm。

    9、螺栓牢固性能试验

    试验目的：评估轮毂轴承单元上螺栓相对凸轮打滑及脱出情况。

    试验条件如下：试验轴承处于不旋转状态。环境温度要求是20℃上下浮动15℃。要是用户有规定好的试验条件，那就依照用户的条件来进行试验。

    试验装夹：

    螺栓打滑试验：把轮毂轴承单元安装在试验装置上，装置如图4所示。给螺栓加载150N·m的力矩。观察螺纹有无破坏。观察螺栓相对轴承凸缘是否转动。

    螺栓抗脱出力试验：把轮毂轴承单元安装在试验装置上，装置如图5所示。沿着螺栓轴向，给螺栓施加4900N的力。加载速度是2mm/s。观察螺栓是否相对轴承凸缘脱出。沿螺栓轴向继续加力。记录螺栓脱落时的最大值。

    图4螺栓打滑试验示意

    图5螺栓退出试验示意图

    评定方法：对于M12的螺栓，要求在力矩为150N·m的情况下，螺栓不能出现打滑现象，也不能发生断裂。对于M14的螺栓，要求在力矩为250N·m时，螺栓不能打滑，也不能断裂。

    M12和M14的螺栓在加载4900N下，螺栓不能脱出。

    文中符号含义如下：

    B：前（后）轮距，单位为毫米

    e：轮胎偏置距，单位为毫米

    Fa：轴向载荷，单位为牛顿

    Fr：径向载荷，单位为牛顿

    R：前（后）车轮半径，单位为毫米

    W：满载时前（后）轴的承重量，单位为牛顿

    Ψ：转弯加速度系数

    佰联轴承网专注轴承行业信息化服务将近20年。它陪伴众多优秀轴承企业一同成长。它还见证了中国轴承生产技术从低到高的发展历程。我们会坚守本心。踏踏实实地做事。不折腾。不放弃。为中国轴承行业的良性发展贡献一点力量。

    佰联轴承网轴承工程师

    2019.09.16