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            淺析汽車水泵軸承竄動原因及解決措施

            信息來源:www.yinheuuu.com 發布時間:2015-05-27

            汽車水泵軸承在運作過程中會出現竄動的故障現象,下面小編就這個問題為大家分析其原因及解決措施。
            汽車水泵是發動機冷卻系統上的關鍵部件,水泵軸承在軸向載荷的作用下,在軸承孔中發生竄動以至脫出的失效狀況極易造成嚴重的安全隱患。因此對軸承竄動的失效原因進行分析并制定相應的應對措施十分必要。
              圖1所示是典型的汽車水泵結構,在水泵軸承的一端通過帶輪輸入轉矩,帶動另一端的葉輪旋轉,利用離心力來輸送冷卻液,帶輪前端的風扇隨水泵一同運轉,為車輛的水箱降溫冷卻。下面就汽車水泵軸承竄動失效的影響因素進行分析。
            溫度變化的影響
              水泵軸承和殼體之間通常采用過盈配合,使軸承能夠承受一定的軸向載荷。當車輛上運行的水泵溫度從常溫逐漸上升至較高的工作溫度時,其零部件將隨溫度的升高而發生線性膨脹。當具有配合關系的軸承和殼體線膨脹系數差異較大時,溫度的變化將導致過盈量的改變,從而改變軸承的脫出載荷。
              以某型號汽車水泵為例,殼體材料為鋁合金ZAlSi9Mg,軸承材料為GCr15,設計配合尺寸為φ30X7/h6,當其溫度從常溫20℃上升至90℃的工作溫度時,其過盈量的變化情況理論計算如下。
              首先,根據φ30X7/h6,查公差與配合手冊可知過盈量為0.043~0.077mm,查材料手冊得到材料的線膨脹系數見表1。
            表1  材料的線膨脹系數
                  則,孔和軸的膨脹量為
              Δ孔=30×23×10-6×(90-20)=0.048 3(mm)
              Δ軸=30×11×10-6×(90-20)=0.023 1(mm)
              減少的過盈量ΔL=0.048 3-0.023 1=0.025 2(mm)
              過盈量的削減比例計算如下:
              取兩組水泵分別在20℃和90℃測試其軸承的脫出載荷,形成對比曲線(見圖2)。試驗數據分析顯示,常溫下軸承的平均脫出載荷為10.7kN,在90℃溫度下軸承的平均脫出載荷只有5.9kN,溫度升高后水泵軸向承載能力下降了45%。

                通過理論分析和試驗測試可知,溫度的變化對軸承的軸向承載能力影響很大。因此汽車水泵設計時應充分考慮材料的線膨脹系數及產品的工作溫度等因素,必要時可以采用線膨脹系數差異較小的材料,或采用彈性擋圈等輔助工藝手段防止軸承竄動脫出。



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