轮毂轴承单元密封结构国内外对比检测分析
2022年浅谈我国滚动轴承与国外的差距分析
浅谈我国滚动轴承与国外的差距分析我国轴承工业于1950年开头起步建设，经过半个世纪的进展，已经形成了比较系统完整的生产与技术体系，成为排名于日本、美国和德国之后的世界轴承生产第四大国，取得了举世瞩目的成就。
但是，与轴承工业发达国家相比，我国轴承工业尚存在很大差距。
主要表现在：一、在品种上，目前世界轴承产品的品种规格共计约15万个，我国迄今累计生产仅2万余个，而且大多为通用产品。
二、在生产力量上，我国目前约有轴承生产企业2000余家，是全世界其他国家轴承企业总和的5～6倍。
但是，全国的年总产值仅与排名第六的美国TIMKEN公司(约210亿元人民币)相当；与排名第一的瑞典SKF公司相比，仅相当于其年产值(约400亿元人民币)的一半；与日本相比，仅相当于其年产值的百分之十几。
三、在尺寸公差与旋转精度上，我国轴承尽管已接近国外名牌产品水平，但在尺寸偏差的离散度方面还存在着较大差距。
另外，国外早已开头讨论和应用“不行重复跳动”这样精细的旋转精度指标，而我国在此方面的讨论还是空白。
四、在高速性能方面，国外名牌产品的DmN值达4×106mmr／min，而我国轴承仅为2×106mmr／min。
五、在振动、噪声与异音方面，日本已推出静音及超静音轴承，而我国轴承的振动(加速度)极值水平与日本产品相比，一般要相差10dB以上。
六、在寿命与牢靠性方面，以深沟球轴承为例，国外名牌产品的寿命一般为计算寿命的8倍以上(最高可达30倍以上)，牢靠性为98%以上(或追求与主机等寿命)，而我国轴承的寿命一般仅为计算寿命的3～5倍，牢靠性为96%左右。
七、在特别工况的轴承应用技术方面，我国轴承更是存在着相当大的差距。
正是由于我国轴承存在着从品种规格到性能质量等方面的不足，因此，不仅在出口上，绝大部分为低档产品，每套轴承平均价格仅为0.4美元左右，不具任何技术竞争力，而且在国内的一些重要主机或领域，例如民航飞机、高速铁路客车、中高档轿车、计算机、空调器、引进型重大装备等方面，基本上是由进口轴承“一统天下”。
国内外轴承制造技术对比分析
国内外轴承制造技术对比分析轴承制造技术是保证轴承寿命和可靠性得以实现并充分发挥其设计潜能的重要手段。
在轴承零件中，对产品性能影响较大的零件是滚动体和套圈，因此，套圈和滚动体制造技术直接影响着轴承的可靠性和使用寿命。
本文就国内外轴承套圈和滚动体的制造技术进行粗浅的对比分析，谬误之处请同行多多指正。
一、轴承套圈制造技术套圈的一般加工过程为：锻造加工→车削加工→热处理加工→磨超加工。
1、套圈锻造加工。
通过锻造加工消除金属内在缺陷，改善金相组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承的使用寿命。
同时锻造质量水平，对产品的材料利用率和机械加工成本有重要影响。
目前，国内套圈锻造加工以热锻加工为主，就个体而言，我国的套圈锻造技术在某些企业的某些产品中已达到国外先进水平（或已采用先进的制造设备和加工工艺，如采用了高速镦锻工艺），但普遍的水平是采用热锻加工，以压力机锻造→辗扩成形生产线为主。
锻造加热采用煤加热、煤气加热、油加热、具有一定经济实力的企业采用电加热。
加热火耗损失为1%～3%，表面脱碳层深度为0.3～0.4mm，材料利用率为40%～50%。
20世纪80年代，我国广东、浙江、江苏一些中小型企业，在小型轴承套圈上推广了冷挤压工艺，对外径80mm≤φ≤130mm的套圈采用了温挤工艺，φ≤80mm的套圈采用了冷辗扩工艺（目前行业上已扩大到φ≤150mm以下），材料利用率达到60%以上。
国外轴承企业在20世纪60～70年代，中小型套圈已普遍采用了温挤、冷挤和冷辗扩工艺，特别是高速镦锻工艺的普遍应用使生产效率有了明显提高，产品质量和材料利用率均有提高。
与国内普遍采用的锻造工艺相比，生产效率提高3～4倍，产品表面脱碳层深度≤0.2mm，产品加工余量是普通方法的75%～65%，公差是普通方法的50%，几何精度如圆度、平行差等是普通方法的50%，产品批质量水平较高。
2、套圈车削加工。
套圈车削加工承担着快速去除毛坯硬化层，去除多余金属量，经济地取得产品的形状、粗加工尺寸和几何位置精度的任务，对精加工表面均匀地、合理地留一定深度的留量，并加工好非工作表面。
轿车轮毂轴承力学性能分析
针对轮毂轴承的运动特点，对几何模型作如下假设： （1） 由于轮毂轴承自由端的倒圆及倒角对轮毂轴承内部应 力以及力矩刚性影响较小，因此可以忽略； （2）建模时不考虑游隙以及油膜对轮毂轴承的影响；
图 3 网格划分模型 Fig.3 Meshing Model
3.2.2 定义单元类型及材料属性
（2）
式中：FZ —径向载荷，方向垂直于地面向上；FY —轴向载荷，式中
负号表示由轮胎外侧指向内侧；W—满载时前轴质量；g—
重力加速度；H—轿车质心高度；T—前轴轮距；ay —侧向加
速度，取最大值为 0.5g。轿车参数，如表 1 所示。
小，因此不考虑几何非线性以及材料非线性； （4）由于主轴与内法兰盘是间隙配合，并且内法兰盘的倾斜
研究轮毂轴承的力学性能。其中，强度用最大等效应力来描 述，刚度用力矩刚性来描述，力矩刚性为轮毂轴承的相对倾斜角。
4.1.1 强度分析
轮毂轴承单元的等效应力云图，如图 6 所示。最大应力发生 在钢球与内法兰滚道接触部位，与实际情况吻合，说明有限元模 型比较准确。接触部位最大等效应力达到 2509MPa。由于 GCr15 轴承钢经过淬火等热处理，其马氏体组织的极限强度一般处在 3500MPa 左右，因此符合安全需要。
Abstract：Wheel hub bearing unit is one of the key components of cars bearing and precision-oriented. Conducting reasonable and accurate finite element simulation analysis for wheel hub bearing unit has important significance for the development of wheel bearings. Taking the third generation driving wheel hub bearing of a certain type of car as a research object，the finite element model is established by Hypermesh based on the actual cornering conditions model of wheel hub bearing，and then imported ANSYS to solve its strength and stiffness. Compared with results tested by rigid torque testing machine，the error is controlled in less than 8%. They have a high level of consistency. It verifies the correctness of the finite element model. And the stiffness of the wheel hub bearing unit load is basically a linear relationship with the load. In extreme cornering conditions，wheel bearings suffer the maximum equivalent stress which in the contact area of the roller with flange. But the stress does not exceed the ultimate strength of the material，and therefore meet the security needs. It provides the important reference for the research and optimization of hub bearing. Key Words：Automotive Hub Bearing；Finite Element Analysi（s FEA）；Strength；Stiffness
2024年汽车轮毂轴承市场调研报告
2024年汽车轮毂轴承市场调研报告摘要本报告对汽车轮毂轴承市场进行了全面调研分析。
通过对市场规模、竞争格局、产品特点以及市场前景等方面进行研究，为汽车轮毂轴承市场的发展提供参考和建议。
前言随着汽车行业的快速发展，汽车轮毂轴承作为关键零部件之一，扮演着重要的角色。
本报告旨在深入了解汽车轮毂轴承市场的现状和发展趋势。
一、市场概述1.1 市场定义汽车轮毂轴承是指安装在汽车轮毂上的轴承，用于支撑轮胎和车轮之间的转动。
1.2 市场规模分析根据市场调研数据，汽车轮毂轴承市场在过去几年保持了稳定增长态势。
预计在未来几年内，市场规模将进一步扩大。
1.3 市场需求分析随着汽车行业的不断发展和消费者对汽车安全性能的要求提高，汽车轮毂轴承的需求量也在不断增加。
同时，汽车产量的增长也为市场需求提供了动力。
二、竞争格局2.1 主要厂商目前，汽车轮毂轴承市场上存在着多家主要厂商，其中包括国内外知名品牌。
这些厂商通过不断的技术创新和产品升级来提升市场竞争力。
2.2 市场份额分析根据市场调研数据，目前市场份额较为分散，没有明显的垄断现象。
不同厂商之间的市场份额差距较小，市场竞争较为激烈。
三、产品特点3.1 技术特点汽车轮毂轴承具有高强度、高速度、高精度等特点，能够在恶劣的环境条件下保持良好的运转状态。
3.2 品质要求由于汽车轮毂轴承的重要性，其品质要求较高。
厂商需要严格控制产品质量，确保性能可靠，满足用户需求。
四、市场前景4.1 市场发展趋势随着汽车行业的不断发展，汽车轮毂轴承市场也将继续增长。
未来，市场将呈现出专业化、高端化和国际化的发展趋势。
4.2 发展机遇和挑战尽管市场前景良好，但厂商仍面临一些挑战，如技术创新的压力、竞争加剧等。
而同时，市场也为厂商提供了机遇，如国内汽车行业快速发展、消费者对汽车品质要求提高等。
结论综上所述，汽车轮毂轴承市场具有广阔的发展前景。
厂商应加强技术创新，提高产品品质，提升市场竞争力。
此外，还需关注市场动态，抓住发展机遇，应对市场挑战，以保持竞争优势。
国内外轴承制造技术对比分析
国内外轴承制造技术对比分析轴承制造技术是保证轴承寿命和可靠性得以实现并充分发挥其设计潜能的重要手段。
在轴承零件中，对产品性能影响较大的零件是滚动体和套圈，因此，套圈和滚动体制造技术直接影响着轴承的可靠性和使用寿命。
本文就国内外轴承套圈和滚动体的制造技术进行粗浅的对比分析，谬误之处请同行多多指正。
一、轴承套圈制造技术套圈的一般加工过程为：锻造加工→车削加工→热处理加工→磨超加工。
1、套圈锻造加工。
通过锻造加工消除金属内在缺陷，改善金相组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承的使用寿命。
同时锻造质量水平，对产品的材料利用率和机械加工成本有重要影响。
目前，国内套圈锻造加工以热锻加工为主，就个体而言，我国的套圈锻造技术在某些企业的某些产品中已达到国外先进水平（或已采用先进的制造设备和加工工艺，如采用了高速镦锻工艺），但普遍的水平是采用热锻加工，以压力机锻造→辗扩成形生产线为主。
锻造加热采用煤加热、煤气加热、油加热、具有一定经济实力的企业采用电加热。
加热火耗损失为1%～3%，表面脱碳层深度为0.3～0.4mm，材料利用率为40%～50%。
20世纪80年代，我国广东、浙江、江苏一些中小型企业，在小型轴承套圈上推广了冷挤压工艺，对外径80mm≤φ≤130mm的套圈采用了温挤工艺，φ≤80mm的套圈采用了冷辗扩工艺（目前行业上已扩大到φ≤150mm以下），材料利用率达到60%以上。
国外轴承企业在20世纪60～70年代，中小型套圈已普遍采用了温挤、冷挤和冷辗扩工艺，特别是高速镦锻工艺的普遍应用使生产效率有了明显提高，产品质量和材料利用率均有提高。
与国内普遍采用的锻造工艺相比，生产效率提高3～4倍，产品表面脱碳层深度≤0.2mm，产品加工余量是普通方法的75%～65%，公差是普通方法的50%，几何精度如圆度、平行差等是普通方法的50%，产品批质量水平较高。
2、套圈车削加工。
套圈车削加工承担着快速去除毛坯硬化层，去除多余金属量，经济地取得产品的形状、粗加工尺寸和几何位置精度的任务，对精加工表面均匀地、合理地留一定深度的留量，并加工好非工作表面。
第三代轮毂轴承单元密封件的设计与性能验证_周旭
第三代轮毂轴承单元在结构上集成了轴承座 和凸缘， 使得其在旋转精度、 可靠性、 可装配性、 易 维修性方面有了很大提高。 由于汽车轴承耐久性 所以避免出现滚道疲劳失效 和高可靠度的要求， 以外的失效也是第三代轮毂轴承单元设计的一个 重点。密封件失效就是其中一种比较常见的失效 它会导致： （ 1 ） 外界的泥沙、 粉尘和水汽等污 形式， 使轴承产生异响， 加速沟道和钢 染物侵入轴承中， 球的磨损， 使钢球、 沟道表面出现疲劳剥落
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结束语
介绍了几种常用的密封件结构和常用的橡胶 材料， 通过示例提出密封件的配合设计要求， 给出 并对密封件的试验进行了介绍。 了相关参数， 参考文献：
［ 1］ 李婉， 吴振东． 汽车轮毂轴承密封结构现状及发展 ［ J］ ． 轴承， 2008 （ 7 ） ： 47 － 51 ， 53． ［ 2］ Harris T A． Rolling Bearing Analysis［ M］ ． 5 ed． Boca Raton： CRC Press Inc． ， 2007． ［ 3］ 机械设计手册编委会． 机械设计手册： 第 2 卷［ M］ ． 2004． 3 版． 北京： 机械工业出版社 ， ［ 4］ 余志生． 汽车理论［ M］ ． 3 版． 北京： 机械工业出版 2000． 社， （ 编辑： 赵金库）
国内外轴承试验方法
国内外轴承试验方法，目前。
主要有四种：一、摩擦磨损试验，二、试验台架试验，三、试验室( 试验场) 模拟试验，四、实际工况运行试验。
国外对上述几种试验方法均有使用，但应用目的不一样，例如，开发一种全新的产品，首先须做摩擦磨损试验。
但如果磨擦磨损形式无多大变化，仅产品尺寸、受载工况变化，则仅需做台架、模拟或实际运行试验即可。
国外对一些关键部位的新产品( 如轿车轮毂轴承等)考核极为严格，必需经实际运行试验，才干获准进行配套使用。
瑞典SKF 日本NTN 新近研究轴承仿真试验技术、只能替代台架、模拟或实验，以缩短产品设计的时间，加快产品开发的进度，但距实际运行情况还有所差距。
现在国轴承行业已开展摩擦磨损试验的只有洛阳轴承研究所一家；已开展轴承台架试验的有洛阳轴承研究所、上海轴研所、杭州轴承试验中心和瓦房店、哈尔滨等20 余家国有轴承企业；可以展开模拟试验的有洛阳轴承研究所、杭州轴承试验中心以及洛轴、襄轴等企业。
而要实际进行试验，只有在配套主机企业提出此方面要求时轴承生产企业才予以进行，如铁路客车轮对轴承及小轿车的轮毂轴承等。
总之，国内在开展模拟和实际运行试验方面还不广泛，应进一步扩大主机范围或实际工况范围，为仿真试验早日提到日程作好充分的软、硬件准备。
主要研究内容和目标：需先对一些代表性类型的典型产品进行台架或模拟试验，为了进行仿真试验。
找出寿命与承载、工况之间的函数关系，而后利用这种关系，通过计算机进行轴承设计和试验工作，这通常只是针对那些极为重要的产品才进行的试验。
根据我国现有能力，今后十年主要目标是对铁路车辆轴承、汽车轮毂轴承以及高速度磨床主轴轴承进行仿真试验研究，并逐渐具备一定的仿真试验条件。
研究内容如下：一、润滑技术：技术概要：润滑脂( 油) 和润滑方式的不同，滚动轴承在运动中由于阻力使轴承不断磨损而失效。
对降低轴承摩擦磨损效果不同。
因此润滑技术已成为轴承技术研究的重要组成局部。
有人把润滑脂( 油) 称为“轴承的第五个零件”其他为内圈、外圈、滚动体、坚持架)使其轴承阻力最小，阻碍滚动轴承旋转的阻力由滚动磨擦、滑动磨擦和润滑剂磨擦组成。
汽车轮毂轴承密封结构现状及发展_李婉
专题综述 汽车轮毂轴承密封结构现状及发展李 婉1,吴振东2(1.韶关学院 机电系,广东 韶关 512005;2.韶关东南轴承股份有限公司,广东 韶关 512029)摘要:通过分析国外同类先进产品密封结构,重点从结构特点和设计原理等方面探讨了汽车轮毂轴承密封结构技术现状及其发展趋势。
关键词:轮毂轴承;密封结构;设计中图分类号:T H 133.33+1;T H 136 文献标志码:B 文章编号:1000-3762(2008)07-0047-05A c t u a l i t y a n dD e v e l o p m e n t s o nS e a l S t r u c t u r e o f A u t o m o b i l e H u bB e a r i n g sL I W a n 1,W UZ h e n -d o n g2(1.D e p a r t m e n t o f E l e c t r o m e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,S h a o g u a n U n i v e r s i t y ,S h a o g u a n 512005,C h i n a ;2.S h a o g u a n S o u t h e a s tB e a r i n gC o .L t d .,S h a o g u a n 512029,C h i n a )A b s t r a c t :B ya n a l y z i n gt h ef o r e i g na d v a n c e ds e a l s t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c s ,t h et e c h n i q u ea c t u a l i t ya n dd e v e l o p m e n t t r e n d i s d i s c u s s e df o r t h e d o u b l e r o wa u t o m o b i l e h u b b e a r i n g s e a l s t r u c t u r e e m p h a t i c a l l y i nt h e s e a l s t r u c t u r e c h a r a c t e r -i s t i c s a n d d e s i g np r i n c i p l e .K e yw o r d s :a u t o m o b i l e h u b b e a r i n g ;s e a l s t r u c t u r e ;d e s i g n 近几年,我国汽车行业处于高速发展时期,产销量不断提高,从长远发展考虑,各个制造商和用户对整车质量提出了更高的要求。
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轮毂轴承单元密封结构国内外对比检测分析
对比分析法是企业促进技术进步，提高产品质量的一条捷径，通过对国内外同类样品的分析、比较，获得对方许多技术、质量方面的信息，借鉴国外产品在结构等技术方面的优点和特点，为我所用，克服本企业在产品质量和技术水平方面的差距和不足，加以改进，为赶超国内外先进水平，加强市场竞争能力，进而赢得国内外市场，奠定坚实的基础。
一、轴承振动加速度
轴承振动加速度值是在S0910(Ⅲ)上进行的。
主要检测了轮毂轴承不同列钢球所对应的振动加速度值。
从通频段振动来看，国内轴承平均振动值比国外轴承高5.8db；从不同频段来看，国内轴承在高频段明显高于国外轴承。
这与套圈两滚道的平行差、波纹度、粗糙度、钢球质量、轴承的清洁度等诸多因素有关。
二、轴承游隙和旋转精度
国外轴承的轴向游隙比国内轴承小的多。
国外轴承的旋转精度明显高于国内的轴承产品。
轴承游隙和旋转精度对密封性能有重要影响，游隙越大，精度越低，密封效果越差。
三、轴承填脂量
国内轴承的填脂质量比国外轴承多27%。
由于无法精确计算轴承内部的净空间，无从得知填脂率。
但由于国外轴承的钢球直径大，钢球个数少，密封件骨架钢板薄，所以国外轴承的净空间应比国内轴承大。
由此可推断，国内轴承的填脂率比国外轴承高27%以上。
四、轴承密封
国外和国内轴承密封的剖面形状分别如图1和图2所示。
它们都采用了三唇密封，但是结构型式不同。
其不同点是：
１、三个密封唇与甩油环的接触过盈量或间隙量不同。
国外轴承2唇的密封过盈量较小，3唇则为间隙密封，1唇的过盈量与国内轴承相等。
从总体看，国外轴承为低扭矩式密封，摩擦力矩、过盈量、接触力都较小，轴承温升应比国内轴承温升低。
２、密封件3唇的结构差异。
国外和国内轴承密封件3唇的方向是相反的，而且国外轴承密封件3唇与甩油环之间为间隙。
当轴承旋转，温度升高时，轴承内部空间的气体压力必然升高。
在图1中，由于3唇与甩油环之间为间隙，形不成阻碍，在压力比较小时，就会经由2唇和1唇形成外泄通道；这样由于内外压差比较小，润滑脂的泄漏将是缓慢的。
在图2中，当压力比较小时，3唇的密封过盈量会随着压力的升高而加大；当压力上升到足够高时，3唇将在瞬间被推开，经由2唇和1唇形成一条压力的外泄通道，压力和润滑脂将瞬时局部集中外泄。
３、密封件1唇的结构差异
国外轴承密封件的1唇与轴承轴心线的夹角比较大，虽然接触过盈量和国内轴承相等，但接触面积比较大，接触力较小。
一方面减小了摩擦力矩，另一方面加强了密封效果。
４、密封件2唇的结构差异
国外轴承密封件2唇根部较薄、端部较厚，而且端部轮廓线向上倾斜。
在2唇和3唇之间形成了存储空间。
国内轴承2唇厚度比较均匀，2唇和3唇之间的区域则起不到存储外来泥水、灰尘的作用。
５、抵御外来泥浆、灰尘的能力
外来泥浆、灰尘将通过间隙4进入，首先滞留于空间①，空间①存满后，经由空间②、③进入轴承内部④。
国外轴承空间①、②、③都有储存的功能，国内轴承只有空间①、③有储存的功能。
因此国外轴承有较好的抵御外来泥浆、灰尘的能力。
五、结论
1、国外轴承轴向游隙比较小，旋转精度高，对提高密封效果很有利。
2、国外轴承的填脂量和填脂率至少比国内轴承低27%，国内轴承填脂量偏多。
3、国外和国内轴承都采用了三唇密封加甩油环的型式，但三唇的结构存在比较明显的差异。
国外轴承密封属低扭矩密封，摩擦力矩较小，发热少，有优异的抵御外来泥浆、灰尘的能力，也有比较好的防止润滑脂泄漏的能力。
国内轴承的密封结构在抵御外来泥浆、灰尘的能力上比国外差，在防止润滑脂泄漏方面比较好，但是由于摩擦力矩大、温升高，使润滑脂变稀、轴承内外压差增大，再加上润滑脂装填过多，从而削弱了防止润滑脂泄漏的效果。
图2（国内）图1（国外）。