一、輪轂軸承介紹
二、輪轂軸承發(fā)展歷史
三、軸承設(shè)計(jì)要點(diǎn)
四、如何判斷軸承是否損壞
五、目前行業(yè)的現(xiàn)狀
輪轂軸承介紹
軸承,號(hào)稱是工業(yè)的基石,其重要性是毋庸置疑的。
汽車中有上萬(wàn)個(gè)零件,有旋轉(zhuǎn)副的地方就有軸承。其中發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱內(nèi)部有幾十個(gè)軸承。
這次我們要講的是輪轂軸承。
它是長(zhǎng)醬嬸兒的。
三代軸承圖
先別急著走開(kāi)。沒(méi)見(jiàn)過(guò)正常,它平時(shí)藏的嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí)的,不會(huì)輕易讓你看到滴~
如果你特別好奇,就是想知道它在哪,怎么辦?
別著急,也有辦法。
一圖勝前言?磮D。
輪轂軸承是連接輪胎(旋轉(zhuǎn)件)/制動(dòng)盤(pán)(旋轉(zhuǎn)件)與轉(zhuǎn)向節(jié)(Knuckle,固定件)的零件。其主要作用是為旋轉(zhuǎn)副減少摩擦力,同時(shí)還起傳遞力的作用。其承受非常大的徑向載荷(車重)和軸向載荷(轉(zhuǎn)向時(shí)輪胎的側(cè)向力或者側(cè)向沖擊力)。
輪轂軸承發(fā)展歷史
輪轂軸承分球軸承和圓錐滾子軸承。
其差異主要在于里面滾動(dòng)的介質(zhì)(滾子)的形狀是球形還是圓錐形。
除非是特別大載荷的車(工程車輛和大SUV,皮卡等),一般乘用車的輪轂軸承都是球軸承。
那球軸承有沒(méi)有分類呢?
有心的你,可能已經(jīng)注意到了。前面軸承圖片里放了三種軸承,分別是一代軸承、二代軸承和三代軸承。
這三種軸承有什么差異?
一代軸承
一代軸承的結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,主要就是一個(gè)內(nèi)圈,一個(gè)外圈還有鋼球。而且成本也最低。
一代軸承雖然有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本的優(yōu)勢(shì),但是也有很多缺點(diǎn)。
首先就是在車廠進(jìn)行總裝時(shí)裝配不方便。
一代軸承壓裝剖面圖
由于一代軸承與轉(zhuǎn)向節(jié)和輪轂相互獨(dú)立,在線裝配時(shí),需要將軸承內(nèi)圈壓裝到輪轂(Hub)上,將軸承外圈壓裝到轉(zhuǎn)向節(jié)(Knuckle)內(nèi)。
由于裝配工藝復(fù)雜,所以對(duì)設(shè)備和工藝控制要求都較高。
其次就是性能不好。
由于安裝時(shí)工藝不能夠精確控制,導(dǎo)致壓裝好后軸承的性能偏差也較大,總體性能偏低。
由于一代軸承的以上缺點(diǎn),其產(chǎn)量已逐年下降,除了部分車廠基于成本考慮前輪轂軸承還在使用一代軸承外。其最終也會(huì)逐漸銷聲匿跡(雖然我對(duì)此表示懷疑,因?yàn)樵谥袊?guó)這片神奇的土地上,為了成本,車廠什么事情都干得出來(lái),作無(wú)奈攤手狀)。
二代軸承
二代軸承的結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一點(diǎn),在一代軸承的基礎(chǔ)上集成了輪轂。
相對(duì)于一代軸承,裝配時(shí)省去了壓入輪轂的這一步工藝,但還需要與轉(zhuǎn)向節(jié)
進(jìn)行過(guò)盈配合的裝配,裝配精度只比一代軸承略高一點(diǎn)。不過(guò)還具有性能差這一缺點(diǎn)。
當(dāng)前除了部分車廠還堅(jiān)持在后輪轂上使用外(我就不說(shuō)這家車廠是大眾),也像一代軸承一樣用的越來(lái)越少,最終消亡。
三代軸承
聰慧如你,肯定猜到了,既然一代和二代都越來(lái)越少,那肯定是三代軸承是主流了。
Bingo! 猜對(duì)了~
在集成度上,三代軸承的內(nèi)圈上集成了輪轂(Hub),外圈上集成了連接轉(zhuǎn)向節(jié)的法蘭,與轉(zhuǎn)向節(jié)可通過(guò)螺栓進(jìn)行連接即可。裝配精度大大提高。而且由于所有尺寸全部在供應(yīng)商處精確控制,所以性能是最好的。
由于具有這兩個(gè)優(yōu)點(diǎn),雖然成本稍微高點(diǎn),三代軸承仍受到幾乎所有主流車廠的青睞。
四代軸承?五代軸承?
目前業(yè)內(nèi)很多人士也在研究進(jìn)一步集成的方案。有人提出了四代軸承的概念,就是將三代軸承與驅(qū)動(dòng)輪的等速萬(wàn)向節(jié)集成在一起。還有人提出了五代軸承的概念,即將軸承與制動(dòng)盤(pán)集成在一起。
技術(shù)上應(yīng)該不存在問(wèn)題,至于能不能推廣,就要看市場(chǎng)能否接受了。
軸承設(shè)計(jì)要點(diǎn)
對(duì)于立志進(jìn)入汽車行業(yè)的你,要注意了。(敲黑板,劃重點(diǎn))
在設(shè)計(jì)軸承時(shí),主要考查的有以下幾點(diǎn):
軸承強(qiáng)度:
因?yàn)檩S承要承受非常大的徑向和軸向載荷,所以強(qiáng)度非常關(guān)鍵。一般通過(guò)CAE進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析,加上一定的安全裕量。
軸承剛度:
軸承的剛度如果很差的話,會(huì)導(dǎo)致軸承在受側(cè)向力時(shí),軸承與制動(dòng)盤(pán)連接的法蘭面會(huì)發(fā)生較大變形,從而會(huì)導(dǎo)致摩擦片偏磨等問(wèn)題。
軸承拖滯力矩:
軸承的拖滯力矩即軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)的阻力,其大小影響油耗,對(duì)于新能源車輛來(lái)說(shuō)影響續(xù)航里程。
軸承壽命:
軸承在車輛的整個(gè)生命周期中都是免維護(hù)的,所以其壽命必須比整車壽命還要長(zhǎng)。其壽命計(jì)算有非常復(fù)雜的計(jì)算公式,這也是不同零部件供應(yīng)商的Know-how所在。
密封性:
指的是密封圈防止外部水/塵土進(jìn)入到軸承內(nèi)部,從而影響到鋼球的潤(rùn)滑作用,最終會(huì)影響鋼球的壽命。
如何判斷軸承是否損壞
要判斷車輛的軸承是否損壞,可通過(guò)以下兩種方式:
一、將車輛放置在舉升機(jī)上,用力旋轉(zhuǎn)車輪,看車輪是否會(huì)發(fā)生卡滯,并評(píng)估車輪的拖滯力矩是否正常。如果鋼球潤(rùn)滑不好或者失圓,會(huì)導(dǎo)致卡滯或者拖滯力矩增大。
二、車輛正常行駛過(guò)程中注意車輪方向是否有異響。如果鋼球潤(rùn)滑不好,首先發(fā)生的問(wèn)題就是異響。如果沒(méi)有異響,一般就不會(huì)有問(wèn)題。
另外,由于目前絕大多數(shù)的輪速傳感器的信號(hào)源(磁極或者圈)都集成在軸承上,如果輪速信號(hào)發(fā)生問(wèn)題,儀表盤(pán)會(huì)報(bào)故障碼,并有如下圖所示的ABS故障燈點(diǎn)亮。
所以如果ABS故障燈常亮的話,也有可能是軸承的磁極發(fā)生了損壞。
目前行業(yè)的現(xiàn)狀
目前國(guó)內(nèi)輪轂軸承的現(xiàn)狀是,外資軸承企業(yè)占領(lǐng)合資品牌的中高端市場(chǎng)(如日系的NSK,Koyo,NTN,韓系的ILJIN,歐美的SKF,FAG等),國(guó)內(nèi)的占領(lǐng)合資的中低端市場(chǎng)和自主品牌市場(chǎng)(如浙江萬(wàn)向,上海人本,湖北新火炬等)。
目前國(guó)內(nèi)企業(yè)和外資企業(yè),就生產(chǎn)能力來(lái)說(shuō)相差無(wú)幾。都是直接從國(guó)外進(jìn)口的自動(dòng)化設(shè)備,工藝控制方法也大同小異。
但是技術(shù)水平差距還是比較大,尤其是開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的能力。
上面也提到了,密封圈的設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。好的密封圈設(shè)計(jì)和差的設(shè)計(jì),軸承壽命能差好幾倍,故障率也能差好多。
還有就是材料的選擇(對(duì)于軸承來(lái)說(shuō)鋼材尤其重要)和子零件供應(yīng)商的選擇(外資品牌的密封圈幾乎全部是國(guó)外進(jìn)口),這造成了較大的價(jià)格差異,也
造成了巨大的性能差距。
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