免維護(hù)輪轂在某中型自卸車上的應(yīng)用

王恰，杜曉鵬，王弘

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

1 引言

1.1 免維護(hù)輪轂應(yīng)用背景

目前，市場上大多數(shù)商用車產(chǎn)品的車橋使用的是普通輪轂，這種輪轂總成采用脂潤滑，故障率高，影響可靠性。且需要經(jīng)常更換潤滑脂，這必然增加了車橋的維護(hù)成本，也降低了車子的使用效率。免維護(hù)輪轂在潤滑方式上進(jìn)行了全新的突破，提高了輪轂軸承的性能和可靠性，延長了維修保養(yǎng)周期，保養(yǎng)間隔50萬公里，可以節(jié)省很多維護(hù)和保養(yǎng)的成本。

1.2 免維護(hù)輪轂的結(jié)構(gòu)分類

目前的免維護(hù)輪轂共有兩種不同的技術(shù)路線：

油潤滑免維護(hù)輪轂：軸承利用橋包內(nèi)潤滑油潤滑，油封壓裝在輪轂上，輪轂軸管需帶油封座圈。主要應(yīng)用：美國康邁公司技術(shù)，方盛前后橋、美馳后橋采用。

脂潤滑免維護(hù)輪轂：軸承內(nèi)置潤滑脂，自帶油封。主要應(yīng)用德國舍弗勒（FAG）公司技術(shù)（油封壓裝在輪轂上）和瑞典斯凱孚(SKF)技術(shù)（油封與軸承單元一體），其中東風(fēng)橋采用的是德國舍弗勒（FGA）公司技術(shù)。

1.3 我公司免維護(hù)輪轂的應(yīng)用現(xiàn)狀

我司目前采用的安凱459/469后橋有普通輪轂和免維護(hù)輪轂兩種狀態(tài)，免維護(hù)輪轂采用的是美國康邁公司的油潤滑技術(shù)。本文以某中型自卸車為例，對普通輪轂總成和免維護(hù)輪轂總成的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行對比分析，說明免維護(hù)輪轂的優(yōu)勢及應(yīng)用價值。

2 普通車橋輪轂總成的結(jié)構(gòu)特點和實際使用中的缺陷

2.1 普通車橋輪轂總成的結(jié)構(gòu)特點

如圖1所示，普通輪轂總成主要由輪轂、圓錐滾子軸承、油封、半軸、半軸套管、調(diào)整螺母等組成，根據(jù)工作跨度需要多采用兩套圓錐滾子軸承背對背（兩個內(nèi)圈窄端面相對）安裝。軸承外圈以過盈配合壓入殼體孔，與殼體一起旋轉(zhuǎn)。軸承內(nèi)圈以過渡配合推（壓）入半軸套管，起支撐作用。兩軸承裝配前注入鋰基潤滑脂或復(fù)合鋰基潤滑脂進(jìn)行潤滑，為防止漏脂，內(nèi)、外軸承須加油封密封。通過調(diào)整螺母對軸承施以預(yù)加負(fù)荷，使內(nèi)組件與外圈緊密接觸，然后將調(diào)整螺母松開 1/8～1/4螺距，調(diào)整軸向游隙。軸向游隙的調(diào)整以及軸承的潤滑將直接影響軸承的使用壽命。

圖1 普通輪轂總成的結(jié)構(gòu)

2.2 普通輪轂總成在實際使用中的缺陷

普通輪轂的軸承高速旋轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生的持續(xù)高溫使軸承發(fā)生微小的膨脹變形，軸承的軸向間隙發(fā)生改變，無法保證在最佳狀態(tài)。再加上制造、安裝、潤滑等方面的一些缺陷，輪轂軸承在工作期間會出現(xiàn)不同形式的失效模式：

（1）輪轂軸承抱死

軸向游隙調(diào)整量過小，導(dǎo)致輪轂軸承運轉(zhuǎn)期間游隙消失，軸承滾子間很難形成完整的油膜，此時軸承在運轉(zhuǎn)時阻力加大且自身溫度急劇升高，極易導(dǎo)致保持架扭曲斷裂，軸承抱死。

（2）運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)異響

軸向游隙調(diào)整量過大會造成振動，同時軸承工作的表面磕、碰、劃傷也會破壞油膜，引起滑動摩擦產(chǎn)生異響。潤滑脂清潔度差，雜物及顆粒狀的存在也會影響軸承的正常運轉(zhuǎn)，加劇軸承的磨損，同時產(chǎn)生異響。

（3）潤滑不良

普通輪轂的軸承是采用鋰基脂潤滑，由于鋰基潤滑脂的工作溫度范圍（-20到120℃）比較小，輪轂軸承高速轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的高溫易使鋰基脂發(fā)生氧化，對潤滑作用和使用壽命有很大的影響。且潤滑脂是半固體，冷卻效果差，混入的灰塵、磨屑等雜質(zhì)很難分離出來，這些雜質(zhì)將導(dǎo)致潤滑脂油膜無法均勻分布在軸承接觸面上，嚴(yán)重影響軸承的潤滑和散熱，容易造成軸承燒蝕和損壞，大大降低軸承的使用壽命。

3 免維護(hù)輪轂總成的結(jié)構(gòu)特點和優(yōu)勢

3.1 免維護(hù)輪轂總成的結(jié)構(gòu)特點

我司目前所用的459車橋免維護(hù)輪轂是美國康邁公司技術(shù)的油潤滑免維護(hù)輪轂，輪轂的主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 免維護(hù)輪轂總成的結(jié)構(gòu)

康邁免維護(hù)輪轂主要由油封、輪轂、軸承、軸承隔套、半軸、半軸套管等組成，與普通輪轂對比可以看出，免維護(hù)輪轂在內(nèi)軸承和外軸承間增加了軸承隔套，軸承的潤滑采用和后橋主減潤滑相同的重負(fù)荷齒輪油。

3.2 免維護(hù)輪轂在結(jié)構(gòu)和潤滑方式上的優(yōu)勢

免維護(hù)輪轂使用的是預(yù)調(diào)整軸承技術(shù)，通過嚴(yán)密控制輪轂、軸承和精度隔套的所有關(guān)鍵尺寸公差，實現(xiàn)軸承游隙的高精度控制。這種預(yù)調(diào)整技術(shù)有效避免了由于軸承調(diào)整不當(dāng)而帶來的軸承早期失效，并且能夠顯著地延長維護(hù)間隔，為終端客戶節(jié)省了大量的維護(hù)成本以及因此造成的停運損失。

免維護(hù)輪轂的軸承潤滑方面的優(yōu)勢是采用齒輪油潤滑，潤滑及散熱效果更好。此種潤滑油具有良好的抗磨、耐負(fù)荷性能和合適的粘度，此外還具有良好的抗氧化穩(wěn)定性和防銹性能。由于齒輪油是液態(tài)，流動性較好，可均勻的分布在軸承的關(guān)鍵接觸面上，潤滑作用和散熱效果非常明顯，而且可以沖洗磨屑和灰塵，大大降低軸承磨損，從而提高軸承的使用壽命。

齒輪油潤滑還具有脂潤滑所沒有的一項關(guān)鍵優(yōu)點，那就是大幅延長了換油周期，維護(hù)成本降低。普通輪轂每3萬公里需保養(yǎng)一次，而免維護(hù)輪轂的換油周期可以達(dá)到驚人的50萬公里。

4 免維護(hù)輪轂和普通輪轂的維修成本對比

表2 普通輪轂總成和免維護(hù)輪轂總成的維護(hù)保養(yǎng)成本對比

說明：

①普通輪轂總成按每3萬公里保養(yǎng)一次，每次保養(yǎng)4小時，每次保養(yǎng)人工成本100元；免維護(hù)輪轂每50萬公里保養(yǎng)一次，每次2小時，每次保養(yǎng)人工成本50元；

②普通輪轂總成按照每15萬公里更換軸承計算，軸承每套100元，3套共300元；

③維修期間可創(chuàng)造的產(chǎn)值：普通輪轂總成每次保養(yǎng)4小時，按照滿載16T，每小時80公里計算，運費按照0.3元/噸公里，除去油費800元，投資成本和車輛損失及其他成本約300元，則共計凈收入約400元；免維護(hù)輪轂總成每次保養(yǎng)2小時，除去油費400元，投資成本和車輛損失及其他成本約150元，則共計凈收入約200元。

普通輪轂總成每3萬公里需進(jìn)行一次檢查和保養(yǎng)，每次保養(yǎng)所需的人工成本和零部件成本以及保養(yǎng)時的停運成本對客戶來說都是一筆損失，而免維護(hù)輪轂將保養(yǎng)間隔延長至50萬公里，這對用戶來說節(jié)省了大量的檢查和保養(yǎng)費用，同時避免了因保養(yǎng)時停運帶來的損失。下面以某中型自卸車為例對普通輪轂總成和免維護(hù)輪轂總成的維護(hù)保養(yǎng)成本做一個比較，具體成本對比如表2所示。

經(jīng)過對比，使用免維護(hù)輪轂的4×2卡車在50萬公里的免維護(hù)里程內(nèi)可以節(jié)省7210元的成本，而免維護(hù)輪轂相比普通輪轂增加的成本約600元，兩相比較，可以看出，免維護(hù)輪轂為客戶節(jié)省了相當(dāng)可觀的費用。

5 免維護(hù)輪轂在國內(nèi)外的應(yīng)用情況

1951年，位于美國德克薩斯州的戴姆柯公司發(fā)明設(shè)計了“液態(tài)油潤華技術(shù)”，制造了世界上第一個用于卡車車橋油潤滑的油封和輪轂蓋，替代當(dāng)時普遍采用的“油脂潤滑”。時至今日，免維護(hù)輪轂已是非常成熟的技術(shù)，在北美和歐洲的重卡、大把和半掛車產(chǎn)品的使用率達(dá)到了90%以上。歐洲及美洲市場車橋免維護(hù)輪轂應(yīng)用情況如表3所示：

表3 歐洲及美洲市場車橋免維護(hù)輪轂應(yīng)用比率

2017年的上海國際車展上，歐曼GTL超能版、一汽解放 J6和東風(fēng)柳汽的乘龍 H7的車橋均采用了免維護(hù)輪轂技術(shù)?，F(xiàn)在越來越多的商用車生產(chǎn)廠家和車橋廠開始使用免維護(hù)輪轂技術(shù)，國內(nèi)主流的商用車及車橋生產(chǎn)廠家均有車型或橋總成應(yīng)用免維護(hù)輪轂，具體如表4所示。

由國內(nèi)外免維護(hù)輪轂的應(yīng)用情況可以看出，免維護(hù)輪轂將會是未來的發(fā)展趨勢，將會在國內(nèi)商用車產(chǎn)品上得到越來越廣泛的應(yīng)用。

表4 國內(nèi)商用車及車橋生產(chǎn)廠家應(yīng)用免維護(hù)輪轂情況

6 免維護(hù)輪轂的推廣應(yīng)用

經(jīng)過以上幾點分析對比，免維護(hù)輪轂的優(yōu)勢主要有以下幾點：

a免維護(hù)輪轂在結(jié)構(gòu)和潤滑方式上的優(yōu)勢大大提高了輪轂軸承的壽命，使車橋乃至整車的可靠性得到了很大的提升；

b免維護(hù)輪轂相比普通輪轂可節(jié)約相當(dāng)可觀的維修保養(yǎng)費用，性價比很高；

c免維護(hù)輪轂在國內(nèi)外商用車產(chǎn)品上的廣泛應(yīng)用，是未來技術(shù)發(fā)展的趨勢。

我司13T 459/469后橋所采用的康邁免維護(hù)輪轂總成是目前市場上最成熟的免維護(hù)輪轂技術(shù)之一，根據(jù)不同的需求及應(yīng)用，康邁可提供盤式和鼓式前橋輪端，以及盤式和鼓式后橋輪端。目前我司商用車所用的前橋有3.5T、4T、5T、6.5T、9T等，后橋有153系列、457系列、459系列、469系列、485系列、斯太爾系列和奔馳系列等，產(chǎn)品覆蓋牽引、自卸、載貨、專用等車型，可根據(jù)市場產(chǎn)品的更新?lián)Q代逐漸匹配免維護(hù)輪轂，可以促進(jìn)我司產(chǎn)品品質(zhì)的提升。

7 結(jié)論

輪轂和軸承作為車橋的重要零部件，直接關(guān)系到車橋的可靠性和使用壽命，同時也影響車子的品質(zhì)。本文通過對免維護(hù)輪轂的研究，說明了免維護(hù)輪轂在保養(yǎng)方面的優(yōu)勢，為客戶節(jié)約了保養(yǎng)成本，同時提升了車橋及整車的品質(zhì)。且免維護(hù)輪轂作為未來技術(shù)發(fā)展的趨勢，具有極高的推廣價值。