轴承单元结构在STR中桥主锥上的应用

周彬，张振华，郭婵



轴承单元结构在STR中桥主锥上的应用

周彬，张振华，郭婵

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

轴承单元目前在汽车行业中得到了越来越广泛的应用，文章中的轴承单元应用于STR中桥主动锥齿轮，是一种双列圆锥滚子轴承带法兰的结构。轴承单元装配精度高、整体性强，游隙在出厂前已预先调整好，主减装配时只需把压装轴承单元内圈压板的三个螺栓拧紧到规定力矩即可，装配非常方便。

轴承单元；主锥；游隙；力矩

引言

主减速器是驱动桥上一个重要的传动部件，其功能主要是传递扭矩并减速增扭，它的可靠性是驱动桥一个重要指标。由于主减速器轴承一般要承受较大的轴向载荷，而圆锥滚子轴承具有很高的轴向和径向承载能力，因此卡车主减速器多采用圆锥滚子轴承[1]。

为了提高主减速器锥齿轮的刚度，改善齿轮啮合平稳性，并且使轴承预留一个恰当的装配游隙，以便使轴承工作近于零游隙状态，从而保证轴承运转顺畅、寿命可靠，必须对圆锥滚子轴承进行适当的预紧，这样如何保证稳定的装配间隙就变得非常重要。在实际装配中，轴承预紧力的大小是用轴承摩擦力矩的大小来衡量的，常规结构主减速器中圆锥滚子轴承预紧力的调整是通过加入调整垫片来实现。若预紧力过大，就增加调整垫片的厚度；若预紧力偏小，就减小调整垫片的厚度，调整过程比较繁琐，装配效率及轴承游隙也很难精确保证。而轴承单元结构在出厂时游隙已预先调整好，装配精度和效率具有明显优势，但是，轴承单元预调游隙的确定及润滑结构设计等是应用的关键环节，将其用于重型驱动中桥主动锥齿轮上尚属首次。

1 新老结构比较

老结构主动锥齿轮尾部（调整轴承预紧力部分）主要由轴承座1、轴承外圈压板2、隔圈3、圆锥滚子轴承（下）4、圆锥滚子轴承（上）5、调整垫片6组成，如图1所示。

1.轴承座 2.轴承外圈压板 3.隔圈 4.圆锥滚子轴承（下）5.圆锥滚子轴承（上）6.调整垫片

主动锥齿轮轴承的预紧力主要靠调整垫片6来进行调整，如上所述，其装配效率及游隙精度很难得到保证。预紧力的调整过大、过小即轴承游隙的过大过小，要么使得齿轮支承刚度不足，主、被动齿轮啮合不良，噪音增加，寿命降低；要么轴承工作没有游隙，甚至会导致轴承过热而引起损坏[3]。

新结构的主动锥齿轮尾部（调整轴承预紧力部分）由轴承单元1组成，如图2所示，轴承单元的游隙在出厂前已调整好，在装配时只需把轴承单元1压装到主锥上，然后用轴承内圈的压板螺栓3压紧内圈压板2，轴承的预紧不需调整垫片再进行调整。

1.轴承单元 2.内圈压板 3.轴承内圈的压板螺栓

2 实验结果

试验是在驱动桥总成疲劳台架试验机QDQPL-3上进行。试验数据遵循对数正态分布(或韦布尔分布)，按QC/T 534-1999标准，其中值疲劳寿命不低于50x104，最低寿命不低于30x104次[2]。

此次实验在驱动桥总成的疲劳台架试验进行，输入扭矩T=6400N·m，整桥速比i=6.72，输入转速n=200r/min。

2.1 第一轮试验结果

1#中桥的疲劳寿命为31.8万次，轴承单元疲劳剥落；2#中桥的疲劳寿命为47.4万次，轴承单元发生烧蚀，如表1所示；失效形貌如图3、4所示。

表1 第一轮轴承单元的疲劳试验结果

图4 轴承单元出现严重烧蚀、内侧轴承滚珠烧结在一起

2.2 优化分析

2.2.1润滑结构优化

从图3及4可见，轴承疲劳剥落及烧伤严重，通过分析失效与轴承整体外圈润滑设计不良有关，具体措施是增加油孔直径，并在下方增加一个油孔，见图5所示(1中所示即为油道孔的位置)。

图5 轴承单元的结构简图

2.2.2轴承游隙优化

对轴承预调游隙的确定是非常重要的，必须结合相关件的具体装配情况，采取适当措施，多次进行调整并获得一个优化的游隙值，从而保证轴承启动力矩拉力10—20N，否则装配游隙会过大或过小。

2.3 优化后试验结果

改进后1#中桥的疲劳寿命为50万次， 2#中桥的疲劳寿命53.2万次，3#中桥的疲劳寿命为86.2万次，4#中桥的疲劳寿命为68.9万次，台架试验结果如表2所示。

从以下结果可以看出，中桥的疲劳寿命超过了标准要求。拆后发现轴承单元并未发生失效，滚动体及滚道表面除了正常的磨损外未出现异常，如图6、7所示。

表2 轴承单元完成的疲劳寿命结果

图7 内、外侧轴承滚道表面的宏观形貌

3 轴承单元创新点

中桥主锥轴承单元的创新点主要体现在以下五点：

3.1 轴承单元是一种双列圆锥滚子轴承带法兰结构

具有良好的预置预紧功能，再不需要人为的调整轴承间隙，调整精度高。

3.2 轴承单元将原结构的六个零件简化为一个零部件

很大程度提高了装配效率、显著降低成本（每个中桥降低成本约24元）。

3.3 可以减少一个工序（压装两套圆锥滚子轴承（31311））和一台压装设备

3.4 轴承单元游隙的优化

3.5 减少了相关的装配件

提高主动锥齿轮整个轴系上的定位精度。

此种新型主锥齿轮轴承单元已经在STR中桥主减上大量使用，实际验证效果良好。

[1] 县鹏宇.载重卡车车桥主减速器轴承的技术发展[J].轴承,2010（10）:56.

[2] 郭熹晨.QC/T 534-1999 汽车驱动桥台架试验评价指标[J].国家机械工业局.

[3] 尹国臣.浅析汽车驱动桥主减速器的装配与调整[J].科学教育家, 2007（10）:171.

[4] Koyo滚动轴承综合样本.光洋精工株式会社,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

A

1671-7988(2018)16-224-03

U463

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1671-7988(2018)16-224-03

CLC NO.: U463

周彬，就职于陕西汉德车桥有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.080