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载荷谱是轮毂轴承耐久性模拟的关键

时间：2019-10-25 浏览：0次

“试验载荷谱的制定需根据车辆行驶的实际情况，并结合车辆自身的特征，合理、有效的载荷谱是轮毂轴承耐久性模拟的一个关键”。
　　1　载荷谱及行驶参数
　　一个完整的耐久性载荷谱应该包括：轮毂轴承的各种旋转状态；轮毂轴承在各种旋转状态下的转速；试验载荷周期变化时间；每个载荷变化周期内的行驶状态时间分配率；各种行驶状态下的载荷。
　　轿车的行驶状态是由行驶的路面特征和行驶速度来决定的。路面的特征依据线型可以分为直线路面和转向路面；依据行驶路面的环境好坏可分为良好路面和较差路面。
　　对于轮毂轴承耐久性试验的周期并没有固定的标准；在一个载荷变化周期内，每一种状态需要被赋予一个时间值，每个时间值在一个载荷变化周期总时间内所占的比例被称为时间分配率。
　　由于轮毂轴承单元使用工况的特殊性，对其进行寿命分析时要合理设计试验载荷谱，从而较准确预测轮毂轴承单元的综合寿命。
　　2　预紧力对寿命的影响
　　在轮毂轴承单元装配过程中，适当对轴承单元进行预紧不仅可以提高轴承刚度，而且使得单元中两列轴承承载的滚动体数目增加，提升单元承载能力，从而延长单元的使用寿命。但过大的预紧力将增加轴承的承载载荷，单元寿命下降。
　　在某一模拟试验载荷谱条件下，预紧载荷与轮毂轴承单元的寿命呈非线性关系。随着预紧载荷的增加，左右两侧轮毂轴承单元的综合寿命逐渐增加，当达到某一值时，左右两列轮毂轴承单元的寿命达到最大值；然后，随着预紧力的增大，轮毂轴承单元的寿命快速下降。驾驶室左侧的轮毂轴承单元寿命比右侧轴承单元的寿命要长，但随着预紧载荷的增大，两者趋于接近。

　　3　侧向加速度对寿命的影响
　　车辆在行驶过程中，在急转弯时会形成较大的侧向加速度，一般情况下在0.4倍的重力加速度左右，并且作用时间很短。但此时，由于轮胎半径和受载偏心距（车轮受力中心至轮毂轴承中心的轴向偏移距）的影响将形成很大的力矩载荷。在力矩载荷作用下，轮毂轴承单元的当量动载荷增大，从而使得轴承单元的寿命明显下降。
　　随着侧向加速度率的增大，轮毂轴承单元的综合寿命明显下降，随着侧向加速度率的变化，驾驶室左右两侧轮毂轴承单元的寿命相差发生变化，整体上驾驶室左侧轮毂轴承单元寿命高于右侧轴承单元的寿命。

　　4　受载偏心距对寿命的影响
　　在轮毂轴承单元设计和装配时，轮毂轴承单元的受载中心与轮胎承载中心存在一个偏心距，此偏心距的存在使得轮毂轴承单元承载一个附加力矩作用，使得轴承单元两列滚动体载荷分布发生变化，从而影响轮毂轴承单元的寿命。
　　偏心距为零时，驾驶室左右两侧轮毂轴承单元的综合寿命相同；但当偏心距为正向增加时，驾驶室右侧轴承单元寿命下降，左侧上升;当偏心距负向减小时，变化趋势刚好相反。
　　当偏心距为零时最好，但实际轮毂轴承单元，特别是第3代轮毂轴承单元，其芯轴和外圈上都通过法兰盘结构与其他部件进行连接，受载时法兰盘的柔性支撑作用使得轴承单元的承载中心发生偏移。因此，实际设计时将轮毂轴承单元的受载中心与轮胎的承载中心设计一定的偏移量。

　　5　轮胎半径对寿命的影响
　　在轮毂轴承单元设计时，首先要确定轴承所使用的车辆类型和工况条件。在获得车辆参数后，设计试验载荷谱对轮毂轴承单元进行模拟试验。因此，其力矩半径，即车辆参数轮胎半径应该首先确定。但实际模拟试验过程中，为了对轮毂轴承单元进行加速试验，一般采用增大力矩半径方法进行试验。
　　随着轮胎半径的变化，轮毂轴承单元的转动速度随之发生变化。当轮胎半径为某一尺寸左右时，基于试验载荷谱得到的左右两侧轮毂轴承单元的综合寿命最大，而在其他区间则快速下降。其中，在小半径时寿命下降，主要是由于轮毂单元转速升高对寿命产生的影响；而在大半径时寿命下降，主要是由于力矩载荷增大对寿命产生的影响。

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