轮毂轴承润滑脂选用分析及油耗试验

内圈沟曲率半径系数人
外圈沟曲率半径系数f2 轴承平均直径（中心径）/mm 轴承内外圈、滚珠弹性模量/GPa
材料的泊松比
材料密度/（kg・m-3） 黏压系数a
0.512 0.511 58.5 207 0.3 7 850 2.2x10」
用油全方位
Application Guides
Eo_9 OQObmr
由于滚动体为球体，轴承正常 工作时，工作方式为点接触弹性流
身有关，通过表1可以计算得出； 与椭圆率*与轴承载荷以及轴
略外部轮毂密封及免于维修等优点,
体动压润滑⑶；而膜厚直接会影响
承本身参数有关。计算如下：
已广泛用于轿车中⑴。 润滑脂主要是由稠化剂、基础
油、添加剂3部分组成。一般润 滑脂中稠化剂含量约为10%~20%
对于某车型，取轮毂轴承滚珠
—转速100 r/min
转速500 r/min
--- 转速900 r/min x10-6
1.4源自文库
1.2
E/企 1.0
超
0.8
f恶t
« 駆
0.6
®
0.4
0.2
转速200 r/min
转速300 r/min —转速400 r/min
转速600 r/min —转速700 r/min —转速800 r/min
M=M°+ My
(8)
得到下式：
U*中黏度与转速的关系就可以确
当〃门m 2 000时，
半径，mm；
态所需的润滑脂基础油黏度；结合
摩擦力矩的计算公式，对轮毂轴承
表1轮毂轴承参数
第
的摩擦力矩影响的台架试验研究，
I
项目
五
得出了润滑脂轮毂轴承的摩擦力，
内径/mm
期
在轴承确定的情况下，主要与载荷、
外径/mm
润滑脂黏度、运转速度有关，结合
60
宽度/mm
整车油耗试验，建议选用初始黏度
较高的润滑脂，且基础油黏度随温
轮毂A 轴承润滑脂选用
分析及油耗试验
第 五 期
59
谢泽兵 中国石化润滑油有限公司合成油脂分公司
轴承是机器中的基础元件，广 泛应用于各行各业的机械产品中， 被誉为机器的“关节”。凡使用轴 承的产品，其性能、精度、寿命、 可靠性等都与轴承密切相关，在一 些高科技产品中，轴承已被视为核
心元件。轮毂轴承的主要作用是承 重和为轮毂的转动提供精确引导， 需要承受轴向载荷与承受径向载荷, 是汽车中的一个非常重要的零部件。 传统的汽车轮毂轴承是由两套圆锥 滚子轴承或球轴承组合而成的，轴
承的安装、涂油、密封、游隙调整 等后续处理都是在汽车生产线上进 行的；这种结构使得其在汽车生产 厂装配困难、成本高、可靠性差， 而且汽车在维修点维护时，还需要 对轴承进行清洗、涂油和调整。轮
用油全方位
Application Guides
毂轴承单元是在标准角接触球轴承
结构进行了简化，同时运用可调的
k----- Hertz椭圆接触区的椭
滚动体直径/mm
公式（7）中，&与&分别为润
数值 35 80 21 13.494
度变化快的基础油类别。
滚动体个数/个
8
轮毂轴承润滑脂的选用 分析
轮毂轴承脂润滑膜厚度分析 试验对象是某车型使用的第3 代轮毂轴承，其特点是内外圈集成 凸缘，内圈用于支撑车轮和制动盘， 外圈用于连接悬挂装置。相较于前 两代轮毂轴承，其在结构上对安装
轴承的工作状态，所以对Hamrock 和Dowson对等温点接触弹流润滑 进行了系统的数值分析，得出油膜 厚度计算公式⑷：
G^=aE'= 5 004.34
(3)
"圧 7 Rx=
=5.191 mm
(4)
Rx1 + Rx2
（质量分数），基础油含量约为 75%〜90% （质量分数），添加剂及 填料的含量在5% （质量分数）以下。 稠化剂主要用于承载，挤出的基础 油主要用于润滑，润滑性质与润滑
滑处接触物体材料的弹性模量，宀
与"2为两种材料的泊松比，详情可 见表1o
公式(5)、(6)中，E八
Hx2轮毂轴承内滚道半径与滚
珠半径，2个参数用于计算主 方向X方向的当量半径，Rx1= (58.5-13.494 ) /2=22.503 mm, Rx 2=1 3.4 94/2 = 6.747mm ； ◎ o为基础油的动力黏度。
用油全方位
Application Guides
Eo_9 OQObmr
本文根据润滑脂基础油润滑般厚计算公式，对某汽车车型使
用的第3代轮毂轴承，在确定载荷、轴承参数以及速度范围后，
确定了弹流润滑状态下的润滑脂基础油黏度；通过对比轮毂轴承 摩擦力矩计算公式，发现膜厚能在一定程度上反映摩擦力矩。为 进一步探究般厚与摩擦力矩的关系，通过轮毂轴承台架试验测定 了不同转速、不同载荷下润滑脂的轮毂轴承摩擦力矩，发现逋过 膜厚公式能很好地解释各种现象。最后通过整车油耗试验，考察 了低黏度润滑脂与原厂润滑脂的燃料经济牲，结果表明，低黏度 润滑脂的燃料经济性较原厂脂略有提高。
和圆锥滚子轴承的基础上发展起来
轴承游隙，使轴承的可靠性和使用
圆率。
的，它将两套轴承设计合并为一体， 具有组装性能好、可省略游隙调整、
寿命得到大幅度提升⑴。轮毂轴承
主体部分尺寸与材料参数见表1O
以上参数，除E夕卜，均为无量 纲。G*、Rx这两个参数与轴承本
重量轻、结构紧凑、载荷容量大、 为密封轴承可事先装入润滑脂、省
转速1 000 r/min —膜厚0.1 pm —膜厚 1 pm
承受最大载荷为801.5 N,汽车运行 的最大车速为120 km/h,加上安全
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
润滑脂基础油动力黏度/(Pa・s-1)
系数1.1后的最大转速不超过1 000
图1理想状态膜厚曲线
r/min,则接触区的中心膜厚伏随
G*0・53(/*0・67
h产2.69飞两严(1・0.62。叫
⑴
6*0・49口*0・68
^=1.307 6x 10-4 (5) E化2
二亠X 4咗) (6) E'Rx 120 入
油一致。轴承润滑脂的主要作用是 减少摩擦及磨损、延长疲劳寿命、 排出摩擦热、冷却、防止异物侵入 轴承内部⑵。
本文根据润滑脂基础油润滑膜
公式（1）、（2）中： G*——轴承的材料参数； U*——轴承的速度参数；
——轴承的载荷参数；
公式⑶中，F为当量弹性模量, 相互接触的两个物体（轴承内圈与 滚珠）的F计算公式为：
1 1 1-// 1-// p
Eo_9 OQObmr
厚方程，求出某汽车车型轮毂轴承
Rx——轴承的x方向当量曲率
在一定转速范围内处于弹流润滑状