李曉霞　李飛　陳定積　夏海青

（東風汽車有限公司東風日產(chǎn)乘用車公司技術(shù)中心。廣州　510800）

摘　要：本文通過故障樹分析方法（FTA）分析了輪轂軸承油脂泄漏原因，通過實車路試和臺架試驗確認了不同稠化劑類型對聚脲型潤滑脂的剪切穩(wěn)定性的影響，進而確認了對輪轂軸承潤滑脂泄漏性能的影響，從而為新車型輪轂軸承潤滑脂的選型提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：輪轂軸承；油脂泄漏；稠化劑；剪切穩(wěn)定性；潤滑脂選型

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，為滿足輕量化、高安全性、舒適性、燃油經(jīng)濟性的要求，輪轂軸承正朝著集成化，高可靠性及長壽命，低摩擦等性能方面發(fā)展。在乘用車中比較普遍采用有三種式樣的輪轂軸承，一代輪轂軸承，二代輪轂軸承和三代輪轂軸承。在輪轂軸承中，潤滑脂的泄漏是引起軸承失效的Z主要因素之一。潤滑脂泄漏，不僅涉及密封圈結(jié)構(gòu)，也與封入的潤滑脂種類相關(guān)。因此，如何選用合適的潤滑脂，降低輪轂軸承的潤滑脂泄漏概率，對提高汽車行駛安全性及降低汽車用戶的維護成本具有重要的現(xiàn)實意義。 

1.引言

因此本文將就公司某款車型開發(fā)過程中潤滑脂泄漏的原因進行分析和探討，通過分析，確認不同潤滑脂對輪轂軸承泄漏性能的影響，進而對潤滑脂的選型提供依據(jù)。

2.失效軸承安裝部位及故障現(xiàn)象

本次發(fā)生油脂泄露的軸承為一代輪轂軸承。發(fā)生油脂泄露的部位為軸承內(nèi)側(cè)，泄漏油脂在驅(qū)動軸與轉(zhuǎn)向節(jié)的空檔處集聚，油脂顏色墨綠，呈脂狀。拆解后觀察失效件潤滑脂的狀態(tài)，呈現(xiàn)半流體狀。

3.原因分析

在分析原因之前，首先說明輪轂軸承的安裝結(jié)構(gòu)，首先將一代軸承壓裝到轉(zhuǎn)向節(jié)，然后再壓入輪轂軸，Z后通過合適的鎖緊力矩控制輪轂軸承Z終工作預壓，使其達到合適的工作狀態(tài)。一代輪轂軸承由內(nèi)輪，外輪，鋼球，油封，油脂，保持架等組成。

3.1 外圈

首選確認與油封配合的外圈內(nèi)徑，如果此內(nèi)徑尺寸超差或有毛刺或粗糙度不滿足設(shè)計此內(nèi)徑尺寸超差或有毛刺或粗糙度不滿足設(shè)計要求，可能與油封配合的不良，從而導致潤滑脂的泄漏。通過測量失效件外圈與油封配合處的尺寸，粗糙度，圓度及表面情況，確認外圈關(guān)聯(lián)尺寸全部滿足設(shè)計要求，因此排除外圈的因素。

3.2 內(nèi)圈

同外圈情況相同，需要確認與油封拋油環(huán)配合是否存在問題。通過測量內(nèi)圈外徑，表面粗糙度，圓度；油封拋油環(huán)內(nèi)徑，表面粗糙度，圓度等參數(shù)，確認內(nèi)圈及拋油環(huán)全部滿足設(shè)計要求。

3.3 油封

在分析原因之前，首先說明油封結(jié)構(gòu)及各個唇口的功能。本輪轂軸承采用了三唇式樣油封。每個唇口的功能介紹如下，唇Ⅰ：主唇，防止軸承內(nèi)油脂從內(nèi)部溢出到外部。唇Ⅱ：防塵唇，防止軸承外部異物，泥水等進入到軸承內(nèi)部。唇Ⅲ：防塵唇，防止軸承外部異物，泥水等進入到軸承內(nèi)部。

本次油脂泄露是軸承內(nèi)部油脂溢出到軸承外部，因此主要分析主唇Ⅰ與拋油環(huán)Ⅳ的接觸壓力是否足夠及主唇與拋油環(huán)的配合是否滿足設(shè)計要求。

3.3.1 主唇Ⅰ與拋油環(huán)Ⅳ接觸壓力

通過CAE分析確認唇口與拋油環(huán)的接觸壓力滿足設(shè)計要求。

3.3.2 唇口尺寸及拋油環(huán)尺寸

測量唇口Ⅰ及拋油環(huán)的相關(guān)配合尺寸，確認尺寸滿足設(shè)計要求。

3.3.3 唇口異常磨損確認

通過觀察唇口Ⅰ及拋油環(huán)的磨損痕跡，確認唇口的配合是否存在異常。拋油環(huán)Ⅳ磨損及唇口Ⅰ磨損，確認唇口與拋油環(huán)配合正常，無異常磨損。

3.3.4 油封裝配

如果油封壓入過程中壓歪，可能會引起油封與內(nèi)外圈配合的異常，從而引起潤滑脂的泄漏。所以在故障件分解前確認了油封端面的平行度，確認油封裝配滿足要求。

3.4 油脂

3.4.1 首先確認潤滑脂的封入量

根據(jù)軸承設(shè)計，分析計算軸承內(nèi)容空間，確認油脂封入量為正?？臻g容量的30～40%，符合設(shè)計要求。

3.4.2 潤滑脂物理特性確認

如果潤滑脂油分離度較高，在使用過程中基礎(chǔ)油容易析出而導致潤滑脂的泄漏。確認潤滑脂的油分離度參數(shù)，發(fā)現(xiàn)此潤滑脂的油分離度的值較小，滿足設(shè)計要求。排除由于潤滑脂的油分離度不合適而導致基礎(chǔ)油甩出的可能。

潤滑脂是由基礎(chǔ)油，增稠劑和添加劑組成，其增稠劑的纖維結(jié)構(gòu)在?用過程中不斷被剪切而導致其變軟而變得容易流動，增加了泄漏的可能性。因此對泄漏潤滑脂的剪切性能進行了確認。從測量數(shù)據(jù)可以看出，潤滑脂的硬度變化較大，其硬度初始的從256（3號）變化到396.7（00號），變化率高達55%，根據(jù)NLGI 錐入度與硬度的對應(yīng)關(guān)系，其硬度跨越了4個等級。

與此同時驗證了現(xiàn)有某量產(chǎn)車型的潤滑脂（B），與失效潤滑脂（A）進行了對比。發(fā)現(xiàn)潤滑脂（B）的剪切穩(wěn)定性從290（2號?變化到327.9（1號），硬度跨越2個等級，變化率僅為13%。與潤滑脂（A）跨越4個等級的結(jié)果相比，潤滑脂（B）的剪切穩(wěn)定性遠遠優(yōu)于潤滑脂（A）。 

因而推定由于選用了剪切性能不合適的潤滑脂，而此油脂在使用過程中極易變軟從而導致了潤滑脂的泄漏。

4.實驗驗證及解決方案

為了確認兩種潤滑脂對輪轂軸承泄漏性能的影響，進行了臺架和實車實驗的驗證，測試工況選擇低速和高速泄漏測試工況。從實驗結(jié)果來看，潤滑脂（B）在3種實驗條件下，泄漏量為0g，同等實驗條件，防泄漏性能明顯優(yōu)于潤滑脂（A）。 

但是由于潤滑脂（B）屬于首次在此輪轂軸承上應(yīng)用，因而有必要確認此油脂與油封橡膠材，保持架的兼容性，同時需要驗證對摩擦力矩及對軸承壽命的影響，Z終驗證滿足設(shè)計要求后決定選用潤滑脂（B）替代潤滑脂（A）。

5.潤滑脂的選用建議

然聚脲潤滑脂因其卓越的性能，如良好的熱穩(wěn)定和氧化安定性，高性能及長使用壽命廣泛應(yīng)用于汽車輪轂軸承[2]。但從本次油脂泄漏實際案例出發(fā)，潤滑脂（A）與潤滑脂（B）雖然同屬于聚脲型潤滑脂，但因為稠化劑類型不同，其剪切穩(wěn)定性有比較明顯的差異，對輪轂軸承潤滑脂泄漏性能也有比較大的影響。為降低潤滑脂的泄漏概率，對輪轂軸承潤滑脂的選用提出了兩點建議：

5.1 稠化劑類型

不同結(jié)構(gòu)稠化劑會導致不同性能的聚脲潤滑脂[3]，確認到芳香族稠化劑類型潤滑脂，即潤滑脂（B）在剪切穩(wěn)定性方面優(yōu)于脂肪族稠化劑類型聚脲潤滑脂即潤滑脂（A），使用過程中，硬度變化范圍小，建議選擇潤滑脂時優(yōu)先選擇芳香族稠化劑類型聚脲潤滑脂。

5.2 剪切穩(wěn)定性變化率

潤滑脂剪切穩(wěn)定性，即延長工作錐入度的變化率更能表征某種潤滑脂的機械穩(wěn)定性。因此除了確認工作錐入度，還需要確認延長工作錐入度的變化率，根據(jù)依據(jù)本次潤滑脂（B）的剪切穩(wěn)定性實驗結(jié)果及及參考國標GB/T 5671