汽車水泵軸連軸承知識(shí)[三泰軸承編]

由于作為汽車核心的發(fā)動(dòng)機(jī)正朝大功率、高效率的方向發(fā)展，因此，對(duì)水泵軸承提出了更高的性能要求。如具有較高的抗

熱性能，更大的承載能力以及良好的密封性能等。RTL水泵軸承就是為了適應(yīng)上述需要而開發(fā)的一種新型結(jié)構(gòu)軸承。它實(shí)質(zhì)上是

一個(gè)結(jié)構(gòu)簡化了的雙支承軸系，兩個(gè)支承的軸承沒有內(nèi)套圈，滾動(dòng)體的滾道直接做在軸上，兩個(gè)支承的軸承外套圈做成一個(gè)整

體，套圈的兩側(cè)用密封件封住，組成軸套的組合件。在承載能力相同條件下，其徑向尺寸小于一般類型軸承；在相同徑向尺寸

條件下，其承載能力大于一般類型軸承。由于剛性好、旋轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)簡單、裝拆方便，許多西方發(fā)達(dá)國家如美國、日本、德國等

都已采用此種結(jié)構(gòu)的軸連軸承。目前中國部分汽車?yán)鋮s水泵軸承還沒有采用這種先進(jìn)的結(jié)構(gòu)型式，而仍用兩個(gè)深溝球軸承與軸

組成軸系。這種型式結(jié)構(gòu)環(huán)節(jié)多、裝配工序復(fù)雜、效率低、剛性差，正在被先進(jìn)的水泵軸連軸承所替代。RTL公司開發(fā)的各類水

泵軸連軸承，已在國產(chǎn)汽車和引進(jìn)車型中得到廣泛應(yīng)用。

水泵是由水泵殼體、軸連軸承、水封、葉輪、風(fēng)扇及傳動(dòng)件所組成。軸連軸承是水泵的重要組成部分。由于水泵的轉(zhuǎn)速較高，

一般的水泵轉(zhuǎn)速達(dá)6000r/min，高轉(zhuǎn)速的水泵轉(zhuǎn)速高達(dá)9000r/min，因此要求軸連軸承具有較高的承載能力，這樣才能滿足水泵在

一定轉(zhuǎn)速下對(duì)壽命的要求。水泵的空間位置受限制，散熱面積小，工作條件惡劣，因此軸連軸承應(yīng)能滿足高溫下仍能保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)

的要求，同時(shí)不降低軸承的承載能力。軸承的密封具有一定難度，其密封可靠性及耐久性都將直接影響水泵的使用性?？傊?，軸連

軸承的承載能力、工作游隙以及密封性能是影響水泵使用性能的三個(gè)重要性能指標(biāo)。

RTL水泵軸連軸承的鋼球及滾子通常均由高鉻軸承鋼制造，軸、外圈的材料采用滲碳鋼或高鉻軸承鋼制造。軸的材料采用滲碳

軸承鋼制造時(shí)軸滾道的硬度通常為60-64HRC ；高鉻軸承鋼制造軸的硬度通常為58-62HRC；鋼球及滾子的硬度為61-65HRC；外圈硬

度通常為60-64HRC。

RTL水泵軸連軸承采用一次性潤滑脂"終身"潤滑。潤滑脂的填入量應(yīng)為軸承內(nèi)部空間的1/4--1/2。通常情況下潤滑脂用2-3號(hào)

鋰基脂就能滿足水泵軸承的潤滑要求，但當(dāng)使用環(huán)境溫度高于120度時(shí)應(yīng)選用耐高溫潤滑脂。

由于水泵軸承有轉(zhuǎn)速較高，散熱條件差，對(duì)漏脂、防水性能有較高要求，因此，RTL水泵軸連軸承采用徑向接觸式橡膠密封結(jié)

構(gòu)。一般情況下采用丁腈橡膠密封圈，當(dāng)使用要求較高時(shí)也可選用氟橡膠密封圈，但相應(yīng)價(jià)格要高出許多。

水泵軸承的密封蓋的作用是防止污染物，像灰塵或者冷卻的水蒸氣，同時(shí)防止?jié)櫥瑒┑囊绯?。潤滑劑作為密封唇的一部分，?span lang="EN-US">

常情況下會(huì)有少量的油脂溢出密封蓋。這個(gè)量應(yīng)該不超過0.2克。密封蓋的性能由材質(zhì)和唇的設(shè)計(jì)決定。以下是詳細(xì)介紹。

使用中滾動(dòng)軸承的內(nèi)在游隙極大的影響了軸承的性能，包括疲勞壽命、振動(dòng)、噪聲、溫升等等。理論上，當(dāng)有輕微的負(fù)游隙時(shí)，

軸承使用壽命可能得到延長。然而，獲得這么理想的狀況是很困難的，并且太大的負(fù)游隙將極大的縮短軸承壽命。因此，通常應(yīng)該

使用零游隙或者輕微的正游隙而不是負(fù)游隙。

在選擇水泵軸連軸承原始徑向游隙時(shí)，除了要考慮由于外套圈與軸承座孔的過盈配合而引起的游隙量減小外，還要考慮由于溫

升引起有關(guān)部件的熱脹而引起的游隙量的減小。水泵殼體有鋁殼和鐵殼兩種。軸連軸承與殼體的配合一般取過盈配合，過盈量推薦

如表1。由于水泵軸連軸承的軸與外殼的溫差是比較大的，最小游隙的需要量可以通過估算求出。但多數(shù)情況下是通過試驗(yàn)的結(jié)果及

使用經(jīng)驗(yàn)來取得。

RTL水泵軸連軸承在無特殊要求時(shí)，成套水泵軸連軸承的徑向游隙為15-35μm（無載荷游隙值）。日本NSK公司水泵軸連軸承徑

向游隙范圍為10-40μm 。德國FAG公司水泵軸連軸承徑向游隙范圍為10-36μm 。

水泵軸連軸承的尺寸公差應(yīng)符合表2，軸承配合表面和端面的表粗糙度如表3。旋轉(zhuǎn)精度，即成套軸承的軸的徑

向圓跳動(dòng)應(yīng)不大于0.025mm

表2    軸連軸承的尺寸公差(μm)。

表3   軸連軸承配合表面、端面粗糙度(μm)

水泵軸連軸承在承受負(fù)荷旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于套圈滾道面及滾動(dòng)體滾動(dòng)面不斷地受到交變負(fù)荷的作用，即使使用條件正常，也會(huì)因材料

疲勞使?jié)L道面及滾動(dòng)面出現(xiàn)損傷。出現(xiàn)這種滾動(dòng)疲勞損傷之前的總轉(zhuǎn)數(shù)稱做軸承的" 疲勞壽命"。由于材料疲勞的離散性，即使結(jié)構(gòu)、

尺寸、材料加工方法完全相同的軸承，在同樣條件下旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸承的疲勞壽命也會(huì)出現(xiàn)較大的差異，于是就將一批相同的軸承在同樣

條件下放置時(shí)，其中90%的軸承不出現(xiàn)滾動(dòng)疲勞損傷的總轉(zhuǎn)數(shù)稱做"軸承的基本額定壽命"，軸承的基本額定動(dòng)負(fù)荷、當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷及基

本額定壽命之部的關(guān)系如式(1)，用時(shí)間表示軸承壽命如式(2)，用行走距離表示壽命如式(3)。

基本額定動(dòng)負(fù)荷表示軸承耐滾動(dòng)疲勞的能力，是指大小和方向恒定的徑向負(fù)荷或恒定的軸向負(fù)荷作用于軸承中心軸上，基本額定

壽命達(dá)100萬轉(zhuǎn)。

與一般機(jī)械零件相比，水泵軸連軸承是精密元件，因此貯存使用時(shí)應(yīng)特別小心。

容天樂公司水泵軸連軸承在出廠時(shí)均涂有適量的防銹油并用防銹包裝，只要該包裝不被破壞，軸承的質(zhì)量將得到保證。存放時(shí)，擬

在濕度低于65%，溫度為20度左右的條件下，存放在高于地面30cm 架子上為宜。另外，保管場所應(yīng)避開陽光直射或與陰冷的墻壁接觸。

水泵軸承是精密的機(jī)械零件，安裝時(shí)需格外注意。保持軸承及周圍環(huán)境的清潔，裝配工具要干凈，檢查外殼及法蘭、葉輪、水封。

軸承確認(rèn)加工質(zhì)量符合工藝文件要求并無傷痕或機(jī)械加工留下的毛刺、切屑等。安裝時(shí)應(yīng)使用合適的工具，避免軸承受強(qiáng)烈沖擊而產(chǎn)生

傷痕、斷裂等損傷。

當(dāng)裝配軸承到殼體的時(shí)候，必須注意防止安裝力作用于滾動(dòng)體球上。為了防止這種情況，必須使用僅和外圈表面接觸的輔助工具，

并且應(yīng)使用機(jī)械壓入。在裝配時(shí)，水泵軸、葉輪和機(jī)械密封的內(nèi)孔必須和主軸調(diào)節(jié)一致。必須應(yīng)用機(jī)械壓力，同時(shí)軸的另外端面必須

被支撐以防止產(chǎn)生傳遞力作用于球上。

在所有應(yīng)用的溫度范圍內(nèi)，殼體與軸承外圈的過盈配合功能必須保持。同時(shí)必須提供足夠的支撐力防止溝道的變形。如果過盈配合

太輕，軸承將滑出殼體，如果配合太重，會(huì)產(chǎn)生溝道變形。

n         不正確的裝配會(huì)降低軸承的使用壽命

 不注意正確安裝葉輪、風(fēng)扇、連軸器和離合器，將會(huì)增強(qiáng)軸承工作負(fù)荷。一般說來，在軸承軸上的水泵皮帶漲緊力和連軸器的重力將

作用在外圈溝道的一半圓周上，引起接觸面積減少。因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)和負(fù)荷之間的聯(lián)系，軸溝道被全圓周的作用。裝配過程中，如果裝配部件在

 接觸表面引起偏心，會(huì)產(chǎn)生不平衡的負(fù)荷。如果有角度，在旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心的部分將傾斜、搖擺，產(chǎn)生扭矩，角度也可能導(dǎo)致離心的不平衡負(fù)

 荷。在軸上旋轉(zhuǎn)的所有離心的和回轉(zhuǎn)的負(fù)荷在方向上都是不固定的。這種情況，如果嚴(yán)重的話，會(huì)改變溝道的負(fù)荷分布，使軸形成點(diǎn)接觸并

作用在外圈溝道上360度任何一個(gè)位置。這種負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)速度的平方成正比。其他情況是在滾子一端受徑向力過大和球端面受軸向力大時(shí)。

這種狀況導(dǎo)致保持架的錯(cuò)位和潤滑劑擠壓和提高了軸承的工作溫度。同時(shí)，由于每列滾動(dòng)體負(fù)荷的相應(yīng)增加使L10軸承的疲勞壽命變短。極

端情況下，不平衡和回旋負(fù)荷可能很大以致于達(dá)到軸材質(zhì)的強(qiáng)度極限。動(dòng)力反轉(zhuǎn)可能在硬化表面引起細(xì)微的裂縫。如果這種情況繼續(xù)下去，

裂縫會(huì)衍生至整個(gè)軸，引起軸斷裂，通常產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

水泵軸連軸承的尺寸還未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為滿足生產(chǎn)及使用的要求，RTL已形成外圈的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。