工程塑料軸承在中型卡車上的實(shí)際應(yīng)用

黨龍，成振忠，王蘭，齊淼，徐會(huì)娟，申良奇

（陜西萬方汽車零部件有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中型卡車在日常生活中的應(yīng)用日益普遍，除了最基本的安全性能要求之外，為了便于發(fā)動(dòng)機(jī)維修和保養(yǎng)，駕駛室前懸置系統(tǒng)增加駕駛室前翻功能成了一個(gè)最基本的要求，同時(shí)，客戶對(duì)于產(chǎn)品舒適性的要求也在不斷地提升。

懸置系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)支撐駕駛室、實(shí)現(xiàn)駕駛室翻轉(zhuǎn)、提高駕駛室舒適性等幾點(diǎn)功能，翻轉(zhuǎn)軸總成會(huì)與前懸下支座之間產(chǎn)生不同程度和頻率的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并伴隨著一定程度的沖擊力，當(dāng)下主流的金屬基翻轉(zhuǎn)軸承、套筒總伴隨著潤(rùn)滑程度不足、價(jià)格昂貴、后期維護(hù)要求高等問題。

工程塑料軸承是基于工程塑料改性技術(shù)，通過在高性能工程塑料中添加高強(qiáng)度纖維和固態(tài)潤(rùn)滑劑，注塑而成的具有自潤(rùn)滑特性的軸承。其中尼龍軸承具有的優(yōu)異自潤(rùn)滑性和高耐磨性基于工程塑料改性技術(shù)，在高性能工程塑料中采用高強(qiáng)度纖維和固態(tài)潤(rùn)滑劑。其中高性能工程塑料作為基料起到耐磨作用；高強(qiáng)度纖維提高了軸承的強(qiáng)度、抗沖擊性能及承受邊緣載荷的能力；固態(tài)潤(rùn)滑劑，起潤(rùn)滑作用同時(shí)降低了軸承的摩擦系數(shù)，提高了軸承的綜合耐磨性能從而延長(zhǎng)軸承的使用壽命，具有很好的市場(chǎng)價(jià)值。

1 金屬基滑動(dòng)軸套翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)介紹

圖1

本款懸置采用四點(diǎn)懸浮式結(jié)構(gòu)，所匹配駕駛室為某中型自卸卡車，駕駛室質(zhì)量640KG，相對(duì)傳統(tǒng)中卡固定式懸置來說，舒適性大幅提高。

自卸車運(yùn)行路況復(fù)雜，駕駛室顛簸頻繁。在駕駛室上下跳動(dòng)時(shí)，上托架總成帶動(dòng)搖臂繞支座中心開始旋轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)軸（6）會(huì)與支座孔（1）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在駕駛室翻轉(zhuǎn)過程中，上托架帶動(dòng)搖臂隨駕駛室翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)軸同樣會(huì)與支座產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并需要承載一定的力。這就要求支座孔、翻轉(zhuǎn)套筒、翻轉(zhuǎn)軸之間的有著很好的潤(rùn)滑特性和良好的屈服強(qiáng)度。

傳統(tǒng)的金屬基軸承解決方案分為自潤(rùn)滑、加潤(rùn)滑裝置兩種方案，如下圖所示：

圖2

圖3

圖2為自潤(rùn)滑方案中所采用的軸承，均為自潤(rùn)滑軸承，左側(cè)為自潤(rùn)滑關(guān)節(jié)軸承，其內(nèi)壁擁有自潤(rùn)滑涂層，具有很好的自潤(rùn)滑效果；右側(cè)為石墨銅套軸承，利用孔隙中的石墨進(jìn)行自潤(rùn)滑，自潤(rùn)滑效果良好。然而這兩種自潤(rùn)滑軸承成本很高，相對(duì)中型卡車市場(chǎng)定位和成本來說并不適用。

圖3為加潤(rùn)滑裝置方案中所用軸承，左側(cè)為滑動(dòng)關(guān)節(jié)軸承；右側(cè)為鋼套結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)均有潤(rùn)滑油存儲(chǔ)、滲透孔，相對(duì)成本較低，但該結(jié)構(gòu)要求加裝滑脂嘴，并要求定期維護(hù)加注潤(rùn)滑油，為客戶增加維護(hù)要求，而且該結(jié)構(gòu)存在密封性問題，會(huì)造成后期產(chǎn)品總成油污問題嚴(yán)重。

圖4

本次設(shè)計(jì)考慮到成本因素，采用就是鋼套結(jié)構(gòu)，如圖四所示，鋼套設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了儲(chǔ)油槽、儲(chǔ)油孔。在保證良好的滑動(dòng)特性的同時(shí)，為避免產(chǎn)生振動(dòng)和異響，需要對(duì)支座孔、套筒、翻轉(zhuǎn)軸的配合公差有嚴(yán)格的要求，既要保證之間的間隙配合，又不會(huì)因間隙過大而產(chǎn)生異響，在鋼套加工過程中也提出了很高的加工精密度。

然而自卸車在實(shí)際工作中，路況復(fù)雜惡劣，顧客也因?yàn)楦鞣N因素，無法按照既定要求加注潤(rùn)滑脂，隨著潤(rùn)滑脂干涸，套筒與翻轉(zhuǎn)軸之間就會(huì)變?yōu)楦赡Σ?，并伴隨一定的沖擊力，使得兩者之間間隙隨著變大，造成兩側(cè)橡膠墊塊壽命大幅縮短，密封性能下降，隨著雜物的不斷進(jìn)入，加劇翻轉(zhuǎn)套筒的破壞，隨后會(huì)伴隨異響、潤(rùn)滑脂流出、駕駛室翻轉(zhuǎn)抖動(dòng)嚴(yán)重等問題。

為了解決上面的問題，我們采用工程塑料軸承對(duì)現(xiàn)有原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。

2 尼龍軸套改進(jìn)方案介紹

工程塑料軸承是基于工程塑料改性技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的金屬基軸承來說，其擁有很多的優(yōu)勢(shì)，例如自潤(rùn)滑、免維護(hù)、高耐磨性 、耐腐蝕、耐高溫、防水、重量輕、高性價(jià)比等。

圖5

在改進(jìn)方案中（如圖5所示），我們利用工程塑料軸承（7）代替原有鋼套(2)，原有橡膠墊塊改為尼龍墊片（8），取消原有潤(rùn)滑裝置（滑脂嘴-4），在裝配配合中，軸承與支座孔之間為過盈配合，通過小型液壓機(jī)壓裝，軸承與翻轉(zhuǎn)軸之間為小間隙配合。作為標(biāo)準(zhǔn)件的軸承能保證很好的一致性。工程塑料軸承的內(nèi)部組分（基料、高強(qiáng)度纖維、固態(tài)潤(rùn)滑劑）均勻混合在一起，保證了軸承在整個(gè)使用過程中摩擦的均勻性、自潤(rùn)滑性及高耐磨性。

在工程塑料軸承使用選型、設(shè)定配合公差時(shí)也有一點(diǎn)需要特別注意的部分，工程塑料軸承相對(duì)金屬軸承剛度較小，所以在設(shè)計(jì)配合公差時(shí)，需要考慮其變形，在本次設(shè)計(jì)方案中，軸承未壓裝之前，外徑28（+0.2，+0.4）內(nèi)徑25（+0.2，0.4），因?yàn)檩S承外徑與支座孔為過盈配合，過盈量過大，軸承內(nèi)徑會(huì)變小，與翻轉(zhuǎn)軸成為過盈配合，不滿足要求，過盈量較小，軸承變形小，內(nèi)徑與翻轉(zhuǎn)軸間隙過大，會(huì)導(dǎo)致承受沖擊大，影響軸承壽命。

經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終確定當(dāng)支座孔尺寸為28（0，+0.02），壓裝后，軸承內(nèi)徑尺寸為25（+0.004，+0.124），與翻轉(zhuǎn)軸配合滿足要求。

同時(shí)，在裝配過程中，需要控制壓裝速度，避免因?yàn)闆_擊力過大，導(dǎo)致軸承破壞或者形成褶皺，影響軸承壽命。

新方案我們投放小批量樣車進(jìn)入市場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)行一年的實(shí)車路試驗(yàn)證周期，我們?cè)诖似陂g，不斷進(jìn)行市場(chǎng)情況調(diào)研，最終得到主機(jī)廠驗(yàn)證通過通知，進(jìn)行了全面切換，隨著大批量產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，得到了更多的市場(chǎng)反饋，新的產(chǎn)品得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可，成為工程塑料軸承在中卡中的一次成功應(yīng)用范例，為后期探索提供了重要的經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)論

工程塑料技術(shù)的不斷發(fā)展，通過各種改性技術(shù)，其材料性能參數(shù)不斷提高，憑借其相對(duì)于傳統(tǒng)使用的金屬基滑動(dòng)軸承擁有更優(yōu)異的自潤(rùn)滑、耐磨損性能以及惡劣工況下的適應(yīng)性能，擁有著更為廣泛的市場(chǎng)。工程塑料軸承的使用，解決了我公司中卡前懸現(xiàn)存懸置翻轉(zhuǎn)軸承磨損，翻轉(zhuǎn)軸磨損情況，大幅降低產(chǎn)品索賠，提升產(chǎn)品市場(chǎng)形象，并在工程塑料軸承在重卡上的使用提供了一些參考。在后續(xù)工作中，我們會(huì)開始嘗試在重卡上的初步應(yīng)用，對(duì)于一切非關(guān)鍵承重的旋轉(zhuǎn)部件，工程塑料軸承同樣擁有廣大的市場(chǎng)前景等待我們發(fā)掘。