汽车上的轴承

轴承在汽车上应用十分广泛,承担了重要的职责。从发动机、底盘到电气总成,都应用到轴承。汽车用的轴承分为滑动轴承和滚动轴承两大类。

滑动轴承主要用于发动机上。滑动轴承通常分为两种,一种是衬瓦式薄壁轴承,形似瓦片俗称轴瓦;另一种是衬套,又称铜套,形状为空心园柱体。衬瓦式薄壁轴承主要用于承托发动机曲轴和连杆。衬套主要用于支承凸轮轴轴颈及活塞销,但也用于汽车其他地方,例如底盘的转向节主销衬套、避震钢板销衬套、齿轮衬套和电机衬套等,它们起减摩中间体的作用。

汽车轴承(轴瓦)

曲轴和连杆轴承看似瓦片构造筒单,但对其性能要求很高。虽然有润滑系统的润滑油将机件与轴承接触面隔开,但近年随着发动机不断向高速、增压强化发展,轴承的油膜压力增大,油膜厚度减少,轴承的工作环境恶化,对曲轴和连杆轴承的材料及制造要求也越来越高。一般轴承采用双层金属形式,有些则是多层形式,第一层为钢质瓦背以保证机械强度,第二层为轴承合金以保证表面工作性能,常用一种称为巴氏合金的材料;第三层是在上述两层的基础上再镀以极薄的合金,以进一步改善表面工作性能。

相对轴瓦而言,凸轮轴衬套的工作压力比较少,它的材料通常是用青铜或是钢背镀合金,这类材料的衬套还广泛应用在主销、制动蹄片、车门门铰、安全带卷轴等地方。汽车上用的衬套材料比较多,例如用于起动机、风扇的含油金属衬套,用于避震钢板销及刮水器上的用聚合材料做成的衬套等等。

滚动轴承广泛用于汽车上的各个机械与电气总成上。主要有变速器、转向器、水泵、风扇、离合器、差速器、前后轮和传动轴上。

滚动轴承有球形及滚子两种,按照承受负荷的大小及方向不同又分为向心轴承和推力轴承,向心轴承适合承受径向(重直于轴心线)负荷,推力轴承适合承受轴向(平行于轴心线)负荷,还有一种同时承受径向和轴向力的向心推力轴承。其实,现在几乎所有的滚动轴承都可以在一定条件下同时承受径向负荷和横向负荷,只是偏重于哪一方面或者两者兼顾。滚动轴承主要分有滚珠轴承、滚柱轴承和滚针轴承,按照作用不同分置在汽车上的各个部位。

变速器的传动轴一般为两端支承。由于变速器轴比较长,设计时通常将一侧的轴承取为固定侧轴承,它承受径向和轴向两种负荷,起到固定轴与齿轮箱之间的相对轴向位移的作用,一般采用向心推力滚珠轴承。另一侧的轴承称为自由侧轴承,仅承受径向负荷,轴向可以相对移动,以解决因变速器齿轮运转时因温度变化而产生的轴的伸缩问题和安装时产生的误差,可以采用滚柱轴承。

滚动轴承的轴承圈及滚动元件一般用高纯度的特种铬合金钢制成,硬度相当高。但是如果润滑不良、选型不当、安装欠妥就可能引起故障。不过,轴承即使在正常的条件下使用,内部元件滚动面在交变压应力的影响下也会发生材料疲劳,以至剥离而无法使用,因此轴承有其寿命的限制。以日本NTN提供的资料,既使是一组相同轴承在同一条件下运转,其寿命也有很大的差异,这是因为材料疲劳本身就具有“离散性”。因此,所谓滚动轴承的额定基本寿命,是一组相同的轴承在同一条件下进行运转时,90%(可靠性90%)不发生滚动疲劳性剥离的运转总转数或总旋转时间。轴承好象关节点,它的质量直接关系到汽车的运行质量。但是,在大批量生产的轴承中难以保证每一只轴承都完全达到平均质量标准之上,一些新车在使用过程中会提前出现这种或哪种故障是不足为奇的。

车汇通
2003年4月5日