影响汽车发电机轴承使用寿命的主要因素

变速变载、高低温环境、高密封性能以及低的
启动和旋转力矩、高可靠性等要求。目前，国 内轴承产品质量水平与国外相比主要问题是密
保证不能漏脂、尽量减小摩擦力矩，因此此类 轴承既需要有高速性能，还需要有较好的密封
性能。
封性能较差、产品可靠性不高。难以满足国内 外整机厂的要求，国内生产的汽车发电机轴承 仅仅是以售后维修市场为主。而要满足汽车整 机厂的要求，对汽车发电机轴承的使用寿命的 研究显得极为迫切，本文主要讨论从轴承参数
３１００２２）
ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｂｅａｒｉｎｇ
ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｉｎ ｂｅａｔ
ｏｎ
ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｐｒｏｄｕｃｔ
ｏｆｂｅａｒｉｎｇ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ
Ｔｈｅ Ｍａｉｎ Ｆａｃｔｏｒｓ Ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｌｉｆｅ
Ｗａｎｇ Ｋａｉｌ，Ｚｈａｎｇ Ｘｕｎｌｅｉｌ，Ｌｉ Ｘｉｎｇｌｉｎ２ （１．Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔｓ＆Ｘｉｎｃｈｕｎ
Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉｎｃｈａｎｇ ３ １２５００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｔｅｓｔ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ
２００８．０３．０５．
使产品表面具有压应力的方法有几种：（１） 将强化研磨料（由圆形陶瓷球、强化液和研磨
ｓｅｒｖｉｃｅ
ｌｉｆｅ，ｐｍ
ｆｏⅢａｒｄ
ｔｈｅ
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ
ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｔｒｅａｌｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ
ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｅｎｄ Ｃａｒ ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆｂｅａｒｉｎｇ．
１汽车发电机轴承结构设计的改进
为满足汽车发电机轴承高密封性能及高可 靠性的要求，对发电机轴承做如下改进：（１） 优化轴承套圈沟曲率半径的结构参数，以保证 轴承安装使用中在一定的径向游隙时有较小轴 向游隙，这样可以降低轴承本身的旋转力矩，
减少轴承内部摩擦；一般取内圈沟曲率系数 Ｏ．５０５，外圈沟曲率系数０．５２５，这样既能满足套 圈沟道对钢球的包裹性，又能减小产品的轴向
１９７
（ａ）改进前
（ｂ）改进后
图ｌ改进前后的密封结构
２热处ＪＥHale Waihona Puke Baidu．ｚ－艺的改进
轴承钢热处理后的内部组织直接影响轴承 的使用寿命，当高碳钢淬火时获得隐晶马氏体 时轴承零件才可能获得抗失效能力最佳的基 体，同时还要控制组织中的残余奥氏体的含量。 通过分析，多次试验可以知道，降低残余奥氏
体的方法如下：（１）采用二次回火或多次回火， 在生产过程中可以增加磨削加工工序间的回
【４】ＪＢ厂ｒ ８１６７～１９９６。汽车发电机轴承技术条件［Ｓ】． 【５】汪凯．影响汽车发电机轴承使用寿命的主要因素分 析及改进川，科技创新导报，２０１４，２８９（０１）１０３， 【６】汪凯．高速精密纺织机械专用轴承的研究【Ｄ】．杭州： 浙江大学，２０１３ 【７Ｊ刘泽九，贺士荃，李兴林，等．滚动轴承应用手册【Ｍ】．３ 版．北京：机械工业出版社，２０１４．
在一般的磨削加工中，套圈己加工表面会出现
残余拉应力，而且比较难控制，为此提出轴承 沟道表面强化研磨的新加工方法，运用该方法 能够改善套圈表面性能，生产出表面含有利残 余压应力的套圈，延长其疲劳寿命。
【８】杭州轴承试验研究中心有限公司．密封轴承多功能
试验机及其试验方法：中国，２００７１００７１４９２．３［Ｐ】
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ ｂｅａｒｉｎｇ；ｓｅａｌ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ
随着汽车性能的不断提高，对汽车发电机
轴承的性能有了更高的要求，尤其是高转速、
窜动；（２）密封结构的优化，发电机轴承从０ 开始启动直到２０ ０００ ｒ／ｍｉｎ，转速范围较大，并 且有时还要在极短的时间内达到一定高的转 速，也就是说需要承受较大的加速度。同时要
液组成）喷射产品表面，撞击产品表面来产生
压应力；（２）采用液泡震荡的方式与套圈一起 震荡，撞击套圈沟道表面，使沟道表面层发生 弹塑性变形，引起强化层亚晶粒细化、位错密 度增加。撞击的实质是由于强化研磨料尤其是 研磨粉与沟道产生切向运动，使沟道表面上产
生摩擦和微切削。从而产生研磨加工。同时还
可以达到降低表面粗糙度的效果。
的数值比没有处理的高出２倍多，并对其进行
装机试验，经过强化的产品比没有处理的寿命 提高６０％以上。因此，套圈沟道表面硬化也是
高速精密轴承加工中必不可少的一道工序，而 一般轴承则无需此工序。
合适的淬火温度：通过反复试验及分析得出轴 承钢的淬火温度控制在８５００为宣。否则残奥含
量大增，且马氏体组织粗大。因此，热处理过 程中应选用合适的淬火介质。增大冷却速度。
２１．２４．
附加回火的产品在磨削过程中变形量增加３０％。 因此对于高精密轴承，热处理工艺直接影响其
加工尺寸的稳定性及安装使用寿命。
３沟道表面硬化工艺的处理
众所周之，轴承套圈在加工过程中，由于 磨削热而不可避免在表面产生磨削变质层，这
些变质层厚达２—３ ｕｍ，变质层可使沟道表面硬 度下降，而且是拉应力层，易产生疲劳裂纹， 这对轴承的疲劳寿命和可靠性人为不利。因此，
影响汽车发电机轴承使用寿命的主要因素
汪凯１，张迅雷１，李兴林２
（１．浙江五洲新春集团股份有限公司，浙江新昌３１２５００：２．杭州轴承试验研究中心有限公．－－－ｊ，杭州３１００２２）
摘要：以汽车发电机轴承为研究对象。通过对影响该类轴承使用寿命的主要因素分析．提出对其进行结构的优化及 热处理加工工艺的改进来满足高端汽车客户对轴承使用寿命的要求。 关键词：汽车发电机轴承；密封：结构；使用寿命
设计、轴承加工工艺方面的改进来提高发电机 轴承的使用寿命。
改进后的密封结构如图１所示，特点是密
封唇颈较窄，能有效降低摩擦力矩，满足高速
性能要求，密封唇采用三唇结构，能有效的阻
止灰尘、水汽进入轴承内部，又能起到防漏脂 的作用。相比之下改进后的结构比改进前的结 构密封性能更好，扭矩更小，更适合高速旋转。
将沟道表面有无硬化加工的零件进行表面 压应力测试，经过强化处理的零件表面压应力
火，每次磨削加工后进行一次回火，使套圈组 织更稳定。这是因为残余奥氏体热稳定性较差， 回火使其转化为热稳定性更强的马氏体，多次
回火可使残余奥氏体充分转变为马氏体。（２） 冰冷处理（．１ ２０。冰冷处理）。冰冷处理使大部分 残奥转化为马氏体，使套圈更稳定。（３）选择
寸稳定性更好。试验证明，没有进行真空淬火＋
升发电机轴承的密封性能和使用寿命。另外， 为了更能适应高低温、高速、变载，可进一步 进行磨加工、尤其是超精工艺的研究，以提升
此类轴承的密封性能和使用寿命。也可为其他
领域的使用条件苛刻的轴承起到借鉴作用。
参考文献： 【Ｉ】冈本纯三，球轴承的设计计算【Ｍ】．北京：机械工业 出版社，２００３． 【２】夏新涛，马伟，等．滚动轴承制造工艺学【ｈ＿ｑ．北 京：机械工业出版社，２００８． 【３】３刘传剑，刘晓初，李文雄，等．轴承套圈沟道强化 研磨加工中碰撞数值模拟分析【Ｊ１．轴承，２０１０（１２）
４结束语
通过分析影响汽车发电机轴承使用寿命的
因素，优化此类轴承结构设计。改善热处理：［ 艺，控制轴承钢热处理后的内部组织，从而提
磨削加工过程中附加回火，在循环一次磨 削加工后，采用１５０。附加回火，消除磨削过程 中产生的附加应力。淬火后套圈内部存有应力． 粗磨时切去最外层金属，引起内应力重新分布 而发生变形。粗磨时磨削力和磨削温度高．工 件容易产生弹性变形和热变形，通过附件回火 进一步控制和稳定残余奥氏体，使得轴承的尺