交  通  科  技
２０１１
年７ 月 ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｊｕｌ．２０１０
汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因分析与对策
王立军１ 程林清２
（１．中石化管道储运公司仪长输油处 武汉 ４３００７７；２．天津港实华原油码头有限公司 天津 ３００４５２
） 摘  要  分析了汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因，提出了汽车轮毂轴承径向突然断裂的预防措
施和对策，并阐述了轮毂轴承技术及发展趋势。 关键词  汽车  轮毂轴承  断裂  原因分析  对策
汽车轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的
转动提供精确引导，它既承受轴向载荷又承受径 向载荷，是一个非常重要的零部件。 表２ 内、外圈沟道表面粗糙度检测结果
样品
内圈表面粗糙度／μ
ｍ 外圈表面粗糙度／μ
ｍ １ ２ ３ ２．９６
２．６７ ２．９３ ５．１９
４．８８ ４．６７ 第一代
汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因分析 １ １ ２
３．１２ ３．４６
５．８５ ５．３４
第二代
轴承本身评判指标的分析
（１）轴承组件硬度分析。 从断裂中随意取出 ５ 件样品，分别是３ 件第一代轴承，２ 件第二代轴 承进行硬度分析，见表１。 １．１ （４
）沟道沟心距分析。 沟道沟心距在轴承设 计时的要求是非常严格的，在设计时，公差一般要 求不大于０．０３ ｍｍ。
在轴承运转过程中，沟道沟 心距过大或过小都会对局部沟道产生切向应力， 使得轴承的断裂损伤速度加快。 这里所研究的５ 件样品其沟道沟心距都在公差的范围内。
表１ 轴承组件硬度分析
样品
内圈／ＨＲＣ 钢球／ＨＲＣ 外圈／ＨＶ１０
１
６１．２ ６３．７ ７６８ 润滑状况对轴承断裂的影响
（１）轴承密封圈与密封圈座的配合。 一般情 况下，接触式合金骨架和橡胶双层结构在汽车轮
毂轴承的密封圈设计中被应用。 为了防止润滑脂
外泄，内层密封圈横截面与密封圈座紧配合；为了 防止外界水汽及异物侵入轴承中，外层密封圈与 密封圈座、轴承内圈紧配合。 此种设计有双层密 封功能，可以有效地保护轴承体内的油脂，此设计 较为合理。 （２
）尺寸测量。 在失效的轴承中任意挑选 ５ 套润滑脂，然后对其轴承进行配合尺寸测量，测量
结果显示，密封圈和密封圈配合和图纸的要求完 全符合，并且密封圈座的轮廓度也和工程图纸的 要求完 全 符 合。 因 此，密 封 圈 和 密 封 圈 座 没 有 问题。
天津港汽车
（３）轴承封圈对润滑脂的保护及影响。 轴承 的运转受到润滑状况好坏的影响，保护油脂免受 外界污染的重要部件是轴承密封圈，同时容易在 轴承拆卸维修中产生塑性变形的零件也是轴承密 封圈。 如果密封圈破损将导致外面的污物或水汽 侵入轴承内部，使得润滑脂变得污浊并逐渐干涩，
１．２ 第一代  ２
３ ６１．０
６４．１
７６４
６１．１ ６４．０ ７５６ １ ６０．８ ６４．５ ７７０ 第二代 ２ ６１．１ ６４．３ ７７５ 规定值 ６０～６４ ６２～６６ （２）金相组织分析。 轴承经过热处理将会有 较好的硬度和强度，轴承的使用寿命直接受热处 理效果的影响。 采用的金相显微镜分别为１００ 倍 和５００ 倍，对第二代轮毂轴承内圈沟道损坏剥落 处的金相组织进行观察，发现剥落处材料组织并
没有发生任何变化［１］
。
（３）内、外 圈 粗 糙 度 分 析。 钢 球 的 滚 动 配 合 受内、外圈沟道的表面粗糙度的直接影响。 如果 表面粗糙度过大，在轴承工作中势必增大钢球与 沟道表面的应力，从而可能导致沟道表面过早产 生断裂损伤。
任意取５ 件样品，进行检测，内圈沟道表面粗 糙度均小于３．５μｍ，外圈沟道表面粗糙度均小于 ６μｍ，检测结果见表２。
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１ 年７ 月 王立军  程林清：汽车轮毂轴承径向突然断裂的原因分析与对策
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导致润滑油脂的固有特性逐渐消失，则钢球与内、 外沟道的 接 触 面 出 现 较 大 的 Ｈｅｒｔｚ 应 力 和 坚 硬 度，从而在沟道上产生损伤。
备的。
摇辗技术
摇辗技术在第三代轮毂轴承被普遍 应 用，由
于摇辗技术的使用，轴向载荷使轮毂主轴端产生
塑性
变 形，使得 轮毂主轴与半内圈连接为一体。 第三代轮毂轴承采用了摇辗技术，
减小了体积和 重量，
降低了成本，提高了轮毂轴承的可靠性［３］
。 ３．２ 游隙过大对轴承断裂的影响
游隙即指 进 口 轴 承 在 未 安 装 于 轴 或 轴 承 箱 时，将其内圈或外圈的一方固定，然后使未被固定 的一方做径向或轴向移动时的移动量。 根据移动 方向，可分为径向游隙和轴向游隙。 汽车在运行
中的 转向和 摆 动 产生的轴 向负荷会导致游隙 过大［２］
。 １．３ 轻量化与小型化 有限元分析是在第二代和第三代轮毂轴承结
构设计时都要进行的。 第三代既保证了足够的刚
性又减小了体积和重量。 减轻车轴的重量是通过
一体化和小型化设计来进行的，第一代、第二代、 第三代性比，第二代比第一代减轻了０．１８ｋｇ，
而 第三代又比地二代减轻了０．１２ｋｇ。 ３．
３ 汽车轮毂轴承径向突然断裂的预防对策
２ 润滑不良的预防对策 轮毂轴承密封圈是保护油脂的重要 部 件，在 轴承拆卸维修中轮毂轴承密封圈容易产生塑性变
形，因此，对轮毂轴承密封圈进行保护和不轻易拆 除作为重点。 如果拆除就必须立即换新的轮毂轴 承
密封圈，锁紧轮毂轴承外侧的保护盖，避免密封 圈暴露在外面。 除此之外，必须考虑的因素还有 轮毂轴承润滑脂的抗水性、漏失性以及与橡胶的 相容性。
２．１ 低摩擦力矩
设计低摩擦力矩的轮毂轴承是降低汽车油耗 的重要措施，而轴承的类型和预紧载荷是影响轴 承摩擦力矩的主要原因。 因此，提高轮毂轴承的 性能可以 通 过 改 进 密 封 设 计 降 低 摩 擦 力 矩 来 实 现。 而最新的第四代的轮毂轴承的摩擦力矩比第 一代小得多。
３．４ 游隙过大的预防对策
轴向预紧力在轴承安装时必须合适，此 时 可 以使用数字显示锁紧工具安装。 除此之外，在进 行安装时，两个中心必须同轴，即轮毂轴承的中心 线和后桥的中心，如果两者的同轴度不够，那么工 作中就会产生轴承局部过载现象。 ２．２ 结语
４ 通过对第一代、第二代轮毂轴承和故 障 车 轮
毂轴承的对比、检测和分析，得出轮毂轴承润滑不
良和游隙过大是造成轮毂轴承径向断裂的主要原 因。 随着汽车在人们工作和生活中的广泛使用，
车辆行驶安全性、可靠性直接关系到企业和个人 的切身利益，妥善维护和保养汽车轮毂轴承，对提 高车辆使用寿命，降低安全隐患至关重要。
轮毂轴承技术及发展趋势
３ 随着汽车工业的迅速发展，对汽车的 轮 毂 轴 承单元提出了更高的要求。 如果希望汽车能源消 耗减 少，可 以 通 过 减 轻 重 量、降 低 摩 擦 力 矩 等 实
现。 要想提高轮毂轴承的可靠性、寿命以及速度
性能和刚度，可以通过改善密封性能和设计技术
来实现。 轮毂轴承的智能化技术使得汽车行驶的 稳定性和安全性有了显著的改善。 参考文献 张 晋 西，郭 学 琴．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ 及 ＣＯＳＭＯＳＭｔｉｏｎ
机 械仿真设计［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００７．
王彦伟，罗 继 伟．轮毂轴承接触受力的整体三维有
限元分析［Ｊ］．机械设计与制造．２００８（５）：５０－５２．
［１］ ［２
］ 高性能密封圈
轮毂轴承需要适应各种复杂路况以及行驶环 境，因此，良好的防漏脂性能是轴承密封圈必须具
３．１ ［３］  董 勋，润滑理论［Ｍ］．
上海：上海交通大学出版社， １９８９．