浅析汽车变速器滚针轴承烧蚀原因及预防措施马魏巍

浅析汽车变速器滚针轴承烧蚀原因及预防措施马魏巍

马魏巍

浙江万里扬股份有限公司浙江金华321000

摘要：随着汽车产业的飞速发展，汽车已成为人们出行的必要交通工具，而汽车变速器质量问题也是人们最为关心的问题之一。除了一些影响NVH及操控性能问题外，还有一些会影响到行车安全，可能导致交通事故的发生，因此，人们对汽车变速器的安全性、可靠性提出了越来越高的要求。滚针轴承烧蚀极端情况下会造成车辆驱动轮抱死，导致车辆甩尾或失控，属于变速器最危险的失效模式之一。本文分析了汽车变速器滚针轴承烧蚀原因及预防措施。

关键词：汽车变速器；滚针轴承；预防措施

输出轴是汽车变速器的关键零件，它在工作过程中除承受较高的扭转应力外，还要承受一定的弯曲应力，因此要求其具有较高的强韧性。由于输出轴的结构具有多级台阶和沟槽，各台阶和沟槽的根部承受不同的应力并存在应力集中。如果此位置存在材质缺陷及冷、热加工缺陷，则更容易导致疲劳破坏。

一、汽车变速器滚针轴承烧蚀

1.滚针轴承烧蚀机理分析。为保证变速箱的正常运转，输出轴、齿轮衬套、滚针轴承及齿轮之间必须有一定的间隙，并确保足够的润滑。如果间隙不合理或缺少润滑，会导致滚针轴承和齿轮与衬套之间产生非正常的磨损和发热，进而造成滚针轴承的异常磨损，最终导致烧蚀及卡死。根据滚针轴承的装配位置，影响其径向间隙的关键尺寸是输出轴直径、衬套内外径、轴承针直径和齿轮的内径。输出轴的直径过大或过小直径的衬套，将导致输出轴与衬套之间的间隙偏小；同理，衬套的外径大，齿轮的内径小，也将导致衬套与齿轮的间隙偏小。配合间隙的不合理，是造成烧蚀的主要原因之一。2.离合器踏板的自由行程调整不合理。车辆使用的时间太长，离合器踏板自由行程太小或太大，导致烧蚀的疲劳失效。如果脚踏板太大，齿轮离合器不能分离，造成困难，离合器接触半分离干摩擦，分离产生的热量与轴承油脂脱落和烧蚀。工作时，分离轴受到冲击载荷，移动轨迹磨损和烧蚀。3.汽车常用的滚动轴承有滚柱、滚珠和滚针轴承，检查和鉴定滚动轴承时，一是将其拆下洗净，通过外观检视滚珠、滚道及隔圈有没有缺陷；二是用手拨动轴承空转，查听有没有不均匀的杂音，转动是否自如平稳；三是测量间隙（轴向、径向），确定其是否能继续使用。滚动轴承的磨损主要通过径向间隙来确定。将轴承内圈压紧，用手推外圈，只能有轻微的晃动感觉。用千分表检查：把轴承内圈压紧在平板上，将千分表顶在轴承的外圈上固定。用手推外圈，千分表的摆差即是轴承的径向间隙。应在不同的方位测量而后取平均值，间隙超限应报废。轴承的磨损松旷也可在机器运转中检查，根据轴承部位的响声来判断。间隙越大，转速越高，轴承的噪音越强。滚动体和滚道有锈蚀、剥落、擦伤、裂纹时，除噪音外还有不规则的撞击声。轴承多次拆装，座圈与相关机件也会磨损，若发生走内圈或外圈时，会加快座圈与相关机件的磨损，这时要进行修理或更换新件。滚动轴承磨损后能否继续使用，要根据实际情况和产生的后果全面考虑。内、外座圈的配合表面可用电镀修复，但一般换新件为好。

二、原因分析

通过以上分析和实验验证表明：一是造成滚针轴承烧蚀的原因较多，如轴承内侵入硬质异物、润滑油道堵塞或润滑油变质导致润滑不良、零件材质不合格、轴承与齿轮之间运动间隙过小等因素均可能导致滚针轴承运转不畅而出现烧蚀、损坏现象发生。根据对故障件的拆检分析，初步排除异物、润滑、材质等因素，判断是由于滚针轴承间隙过小导致；；二是传输结构按套管直径和输出轴直径，滚针轴承间隙的大小不仅与大小匹配和零部件，如辊直径、轴直径、齿轮套衬套孔径关键尺寸，以及各部分之间的压过程和装配过程的关键部分，超大的紧迫和装配部分的大小变化可能是由于滚针轴承和齿轮间隙太小；三是输出轴布什和紧迫的过程是不合理的，没有过程压力报警装置的上限压力不要太大，正常的衬套到一般不超过，当套管和输出轴之间的干扰太大，安装设备通过上极限压力套管在出力轴上施加压力，在直径扩大后产生套管压力，导致针轴承间隙过小；四是零件尺寸公差设计不合理，因为输出轴和衬套按健康，滚柱轴承和齿轮的设计衬套的差距，不考虑衬套安装后扩张将导致差距的直径的减少，当零件的极限尺寸，有滚针轴承差距是完全抵消的差距甚至是负面的。实际工作中还会遇到因过盈量过大，使轴承与轴咬死，拆卸困难的情况。若确定轴承已损坏不能使用，又无法取出时，可在不伤害相关机件的情况下，用手锤直接敲击轴承座圈，使其碎裂，而后取出。

三、预防措施

1.新车或大修车必须做好走合和走合保养。走合期内绝不允许任意拆除或拥大限速片，使车辆超速或超载行驶。走保时，要按规定检查第四道主轴承的贴合情况，发现主轴承配合间隙偏小、偏磨或有轻微烧瓦现象，应及时妥善处理。车辆要按期按季更换符合规定的机油，并保持机油清洁，防止脏物或沙粒等杂物混进机油，以免拉伤瓦面或造成轴承烧瓦。合理使用、正确操作，做好车辆例行保养是避免曲轴轴承烧蚀的重要环节，要做到预防在前。如出现发动机工作不正常，有似轴瓦的异响，当踏下离合器踏板后响声消失，离合器踏板自由行程异常变大，曲轴皮带轮前后窜动；机油内出现堪扣金粉末等情况，应及时检查找出原因，加以排除。防止造成更严重后果。2.润滑是为了减少摩擦、传递热量、防锈和减轻噪音，密封则是为了保护滚动轴承不受外界灰尘、水分的入侵，同时防止润滑脂外流。轴承上涂抹的润滑脂不能太多，轮毅轴承应均匀地涂满轴承的内、外表面，轮毅腔填入轴承空间的1/3-1/2为好。保养时要规范地拆下清洗、检查滚动轴承，并更换润滑脂。装配时要按规定调整好轴承的间隙，必要时要进行预紧度的调整。沟槽本身是应力集中源，此处的磨削如果冷却方式不当会集聚大量的磨削热，使沟槽表层超过相变温度，马氏体转变为奥氏体，在磨削液极冷的条件下会产生二次淬火马氏体，在表层形成几十微米的白亮层，内层由于受热的传导效应转变为回火马氏体组织，随受热温度高低也会有回火索氏体或回火屈氏体产生黑层对表面裂纹形成有决定性影响，由于组织转变过程中受热回火马氏体体积收缩，表面由压应力转化成拉应力，应力转变的作用使表面沟槽处产生不易察觉的显微裂纹，裂纹处会形成明显的应力集中，此裂纹形成疲劳源，在弯曲及旋转载荷的作用下造成输出轴的早期疲劳断裂。3.轴承的拆装一般要用专用的拉器或压床，在无上述设备的情况下常用的方法是将轴垂直夹牢在台钳上，用平冲抵紧轴承内圈，再依次交替均匀地打出或打作过程中要防止歪斜。安装承端面应与轴肩或孔的支承面贴紧。轴承紧度的检查要在紧固轴承盖后进行。滚珠与滚道干摩擦或过度松旷所致。在使用中，应注意经常检查和维护，如发现问题，应及时予以修复，保持其正常的使用状态。轴承烧蚀失效是常见故障，一经发现必须及时检修、更换。正确使用，定期保养，注意密封，加强润滑，是可以避免早期损坏，提高轴承使用寿命的。

参考文献：

[1]高维山．变速器[M]．北京：人民交通出版社，2016.

[2]汽车工程手册编辑委员会．汽车工程手册：制造篇[M]．北京：人民交通出版社，2014.

[3]王望予．汽车设计（第4版）[M]．北京：机械工业出版社，2014.