汽车轮毂轴承单元的试验项目
2019-09-16
1、耐久性试验
试验目的：评估汽车在不同行驶状态下，轮毂轴承单元的使用寿命情况。
试验装夹：利用适当的特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图1所示。
振动传感器和温度传感器安装位置根据轴承样品结构和夹具结构的实际情况确定。若用户对夹具和装夹有特殊要求，也可协商确定。径向载荷和轴向载荷都应加在车轮中心线处，同时径向载荷作用线须与轴承旋转中心线垂直相交，而轴向载荷作用线须平行于轴承旋转中心线，且加载力臂等于车轮半径R。径向载荷、轴向载荷按式（1）、（2）计算，其中+Fa表示正向力，-Fa表示反向力。
图1 试验加载示意图
试验样品预运转：试验前先将试验轴承加径向载荷W/2，转速为200r/min，运行2h，该时间不计入试验总时间。
试验条件：耐久性试验的转速的设定值为600r/min，其偏差为±5%，环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验载荷及循环周期：一般耐久性试验载荷及循环周期分别按表1、表2执行。对于高速耐久性试验，试验前需称重，并记录数据。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
表2 高速耐久性试验载荷及循环周期
试验过程记录和停机要求：试验过程中应实时监控力、转速、振动和温度情况，并以适当间隔记录保存各参数值。试验停机主要以振动加速度值来评判（与初始振动值进行比较），且温度异常也作为停机或轴承失效的判断标准。
一般耐久性试验结果：试验后将试验轴承样品冷却，凭手感检查轴承的旋转灵活性，初步判定是否有卡滞或剥落的现象。将试验轴承样品拆套，允许破坏部分零件拆套，观察油脂是否变色；清洗轴承零件，观察轴承内部滚动体及滚道是否有剥落。整个拆解调查的过程中要保留试验后轴承的整体照片、内外侧油脂照片、清洗后外圈内外侧滚道照片（如有剥落，突出剥落位置）、两侧内圈滚道照片（如有剥落，突出剥落位置）和两侧滚动体和保持架照片（如有剥落，突出剥落位置）。检测轴承内圈、外圈、凸缘是否有裂纹，保留必要的照片。
高速耐久性试验结果：试验后将试验轴承样品冷却，保留必要的照片，清理外表面漏脂，称重并记录数据。
评定：一般耐久性、高速耐久试验分别按照表1、表2的规定进行评定。
2、泥水性能试验
试验目的：评估轮毂轴承单元在泥水环境和一般行驶过程中密封效果的情况。
试验装夹：利用适当的特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图2所示。振动传感器和温度传感器安装位置根据轴承样品结构和夹具结构按实际情况定。若用户对夹具和装夹有特殊要求，可协商确定。径向载荷和轴向载荷应加在车轮中心处，同时径向载荷作用线须与轴承旋转中心线垂直相交，而轴向载荷作用线须平行于轴承旋转中心线，且加载力臂等于车轮半径R。径向载荷、轴向载荷按式（1）、式（2）计算，其中+Fa表示正向力，-Fa表示反向力。
图2 密封气密性试验示意图
试验样品预运转：试验前先对试验轴承加径向载荷W/2，转速为200r/min，运行2h，该时间不计入试验总时间。
试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
泥水的配比：泥水性能试验中泥水的配比为：水：1L，亚利桑那试验粉尘：125g，盐：50g。亚利桑那试验粉尘符合GB/T 28957.1-2012的细粒ISO 12103-A2的规定。若用户有规定的泥水配比，按用户的要求进行试验。
试验载荷、转速及循环周期：试验载荷、转速及循环周期按表3执行。喷水方向与水平方向夹角为45°，喷水口距离密封圈端面的距离为60mm±10mm，喷口流量为4L/min，喷水口直径为9.5mm，喷水口数量为2个。按（1→2循环1h）→3→4→（5→6循环1h）循环。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
表3 泥水性能试验载荷、转速及循环周期
试验过程记录和停机要求：试验过程中应实时监控力、转速、振动和温度情况，并以适当间隔记录保存各参数值。试验停机主要以振动加速度值来评判（与初始振动值进行比较），且温度异常也作为停机或轴承失效的附加判断标准。
试验结果：将试验轴承样品拆套，允许破坏部分零件拆套，观察油脂是否变色，取保持架（滚道）附近处的油脂测量油脂含水量。整个拆解调查的过程中要保留试验后轴承的整体照片、内外侧油脂照片。
评定：油脂含水量增加值不大于3%。使用卡尔费休库仑滴定法，按GB/T 11133-2015的规定。
3、密封气密性试验
试验目的：评估轮毂轴承单元在一定的压力条件下密封效果的情况。
试验装置：将轮毂轴承单元安装在如图2所示的试验装置上。
试验条件：试验轴承不旋转，环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验方法：将轮毂轴承单元内圈拧紧，一侧压装密封圈，密封圈侧涂抹肥皂水或浸入水中；另一侧不压装，从没压装密封圈这一侧施加196kPa的气压，密闭10min，另一侧不能漏气。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
评定：试验过程中不允许有漏气现象。
4、凸缘旋转弯曲疲劳试验
试验目的：评估轮毂轴承单元凸缘疲劳寿命的情况。
试验装夹：利用适当的特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图1所示。振动传感器和温度传感器安装位置根据轴承样品结构和夹具结构的实际情况确定。若用户对夹具和装夹有特殊要求，也可协商确定。径向载荷和轴向载荷应加在车轮中心处，同时径向载荷作用线须与轴承旋转中心线垂直相交，而轴向载荷作用线须平行于轴承旋转中心线，且加载力臂等于车轮半径R。径向载荷、轴向载荷按式（1）、式（2）计算，其中+Fa表示正向力，-Fa表示反向力。
试验样品预运转：试验前先对试验轴承加径向载荷W/2，转速为200r/min，运行2h，该时间不计入试验总时间。
试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验载荷及循环周期：疲劳试验载荷及循环周期按表4执行，若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
表4 疲劳试验载荷及循环周期
试验过程记录和停机要求：试验过程中应实时监控轴承样品力、转速、振动和温度情况，并以适当间隔记录保存各参数值。试验停机主要以振动加速度值来评判（与初始振动值进行比较），且温度异常也作为停机或轴承失效的附加判断标准。
试验结果：试验后观察轴承外观是否有明显断裂及裂纹现象。检测轴承内圈、外圈、凸缘是否有裂纹，保留必要的照片。
评定：试验后凸缘不允许有裂纹。
5、静强度试验
试验目的：评估轮毂轴承单元受到较大载荷时是否会发生断裂情况。
试验装夹：利用适当的特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图1所示。若用户对夹具和装夹有特殊要求，可协商确定。轴向载荷加在车轮半径R处，轴向载荷按式（2）计算，其中+Fa表示正向力，-Fa表示反向力。
试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验载荷及循环周期：试验载荷及循环周期按表5执行，若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
表5 静强度试验载荷及循环周期
试验结果：试验后观察轴承外观是否有明显断裂及裂纹现象。将试验轴承样品拆套，允许破坏部分零件拆套，探伤检测轴承内圈、外圈、凸缘是否有裂纹，保留必要的照片。
评定：试验后轴承不允许有断裂及裂纹。
6、角向刚度试验
试验目的：评估轮毂轴承单元在汽车转弯行驶过程中弹性位移量的情况。
试验装夹：利用适当的特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图3所示。若用户对夹具和装夹有特殊要求，可协商确定。轴向载荷加在车轮半径R处。弯矩的计算方法为：弯矩T=轴向加载力×车轮半径R。倾角θ按照式（3）计算。A、A’与B、B’为测量点。
式中：
θ—加载弯矩下轮毂轴承单元实际倾角，°；
θ1--加载弯矩下轮毂轴承单元凸缘倾角，°；
θ2--加载弯矩下安装平台的倾角，°；
角度刚度按照式（4）计算：
K—试验轴承的刚度，N·m/°；
T—试验轴承加载的弯矩，N·m；
试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验载荷及循环周期：弯矩T从0加载到1.5KN·m，在（0～1.5）kN·m中取10个测量点，并记录数据，试验完成后绘制出弯矩与刚度对应的曲线。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
评定：弯矩在1.5KN.m时，角向刚度不小于4000N·m/°。
7、负载摩擦力矩试验
试验目的：评估轮毂轴承单元在一般行驶过程中旋转灵活性的情况。
试验装夹：将轮毂轴承单元安装在试验装置上，径向载荷加在车轮中心线处，施加径向力为W/2。
试验条件：环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验载荷及循环周期：以300r/min的转速，施加径向载荷为W/2，预热2h，预热时间不计入试验总时间内；试验载荷及循环周期按照表6执行。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
表6 负载摩擦力矩试验载荷及循环周期
评定：球轴承类型的摩擦力矩不大于1.7N·m，圆锥滚子轴承类型摩擦力矩不大于2.5N·m。
8、微动磨损试验
试验目的：评估轮毂轴承单元在汽车运输过程中，内、外滚道接触面磨损情况。
试验装夹：利用适当的特制夹具和（或）汽车原装辅件装夹轮毂轴承单元，如图1所示。若用户对夹具和装夹有特殊要求，可协商确定。径向载荷和轴向载荷都应加在车轮中心线处，同时径向载荷作用线须与轴承旋转中心线垂直相交，而轴向载荷作用线须平行于轴承旋转中心线，且加载力臂等于车轮半径R。其中+Fa表示正向力，-Fa表示反向力。
试验条件：试验轴承不旋转，环境温度要求为20℃±15℃，拧紧力矩按用户的规定。
试验载荷及循环周期：试验载荷及循环周期按照表7执行，频谱采用正弦波。若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
表7 微动磨损试验载荷及循环周期
评定：滚道磨损深度不大于5μm。
9、螺栓牢固性能试验
试验目的：评估轮毂轴承单元上螺栓相对凸轮打滑及脱出情况。
试验条件：试验轴承不旋转，环境温度要求为20℃±15℃，若用户有规定的试验条件，按用户的条件进行试验。
试验装夹：
螺栓打滑试验：将轮毂轴承单元安装在试验装置上，如图4所示。将150N·m的力矩加载到螺栓上，观察螺纹是否破坏或者螺栓相对轴承凸缘是否转动。
螺栓抗脱出力试验：将轮毂轴承单元安装在试验装置上，如图5所示。沿着螺栓轴向方向，将4900N的力加到螺栓上，加载速度为2mm/s。观察螺栓相对轴承凸缘是否脱出。沿螺栓轴向方向继续加力，记录螺栓脱落时的Z大值。
图4 螺栓打滑试验示意图
图5 螺栓退出试验示意图
评定方法：M12的螺栓要求在力矩为150N·m时，螺栓不能打滑或者断裂。M14的螺栓要求在力矩为250N·m时，螺栓不能打滑或者断裂。
M12和M14的螺栓在加载4900N下，螺栓不能脱出。
文中符号含义如下：
B：前（后）轮距，单位为毫米
e：轮胎偏置距，单位为毫米
Fa：轴向载荷，单位为牛顿
Fr：径向载荷，单位为牛顿
R：前（后）车轮半径，单位为毫米
W：满载时前（后）轴的承重量，单位为牛顿
Ψ：转弯加速度系数
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2019.09.16
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