如何为矿用卡车选择合适的圆锥滚子轴承

矿用卡车作为露天采矿必备的重要设备之一，具有短途、重载的特点。为了提高矿用卡车的可靠性，其轮毂多采用圆锥滚子轴承。那么如何为矿用卡车选择合适的圆锥滚子轴承呢？

除了系统设计匹配和安装调整的因素外，以下三个因素决定了圆锥滚子轴承的性能：

一、轴承材料

在考虑轴承的材质时，主要考虑两点：钢的纯度和钢的热处理工艺。

当轴承在正常运转时，当滚道表面有6mm²的剥落时，我们称其为失效轴承。轴承运转的时间就是它的疲劳寿命。剥落的发生主要是由于轴承钢内部存在非金属夹杂物。轴承在工作时，非金属夹杂物会使钢材内部产生应力集中，产生薄弱点。随着轴承日复一日的运转，这些薄弱点慢慢发展成细小的裂纹，最终导致滚道表面剥落。因此，钢的纯度对于轴承来说非常重要。钢中夹杂物的颗粒体积越小，颗粒数量越少，产生裂纹的概率越小，轴承的疲劳寿命越高。

生产的轴承符合ISO9001标准，选用的钢材也是高精度钢材，大大提高了轴承在高负荷下的可靠性。除了轴承钢的纯度外，轴承的热处理工艺对轴承的性能也有相当大的影响。过处理的钢称为普通淬火钢。经过处理的钢材表面比普通淬火钢更硬、更耐磨，而内部更柔软。

矿用卡车用圆锥滚子轴承主要用于车桥和轮端，工作环境非常恶劣，常伴有冲击载荷和重载荷。再加上铸件本身产生的不可避免的磨粒，以及油封可能失效造成的外部污染，这些都给轴承本身带来了巨大的考验。在有磨粒和重载荷的情况下，轴承的滚道表面难免会产生麻点。如果选择完全硬化的轴承，在材料本身的脆性和表面拉应力的双重影响下，这种麻点的发展会比较快，导致轴承在达到疲劳寿命之前就过早失效。如果选用渗碳轴承，由于材料本身的韧性和表面压应力，麻点不易扩大，使轴承仍能达到良好的疲劳寿命。基于以上原因，在选择矿用卡车轴承时应尽量使用渗碳轴承。

二、轴承滚道和滚子的表面光洁度

除了刚才提到的材料因素外，影响轴承性能的另一个主要因素是润滑。据统计，70-80%的轴承过早失效是由于轴承润滑不当造成的。通常我们使用油或油脂来润滑轴承，润滑系统在轴承上工作时，会在金属表面产生一层油膜。

如果我们用高倍放大镜观察轴承滚道，可以看到滚道表面并不光滑，而是有许多金属小高点，像“山峰”。如果轴承工作时滚道与滚道之间的“山峰”直接接触，“山峰”就会断裂，滚道表面就会出现微剥落，最终会造成轴承表面的损坏。油膜的作用是防止滚道和滚子之间的小“山峰”直接接触。要起到这个作用，油膜的厚度必须超过两个接触面的粗糙度之和。

当我们发现油膜不够厚，无法将两个金属表面分开时，有两种选择：

1、使用更粘稠的油或油脂；

2、降低滚道表面的粗糙度。

因为矿用卡车一般在轴包上使用SAE80W-90油浴润滑，在轮端使用添加EP添加剂的2号润滑脂。在重载和低速的影响下，可能会出现油膜厚度不足的情况。如果无法改变齿轮油的粘度，我们可以通过改善滚道和滚子的表面光洁度来提高轴承性能。

三、轴承滚道面修整

轴承在受力时，其外圈和内圈的中心线可能不在一条直线上，可能存在夹角，这会导致轴承在运行中出现不对中。这种不对中可能是由于安装不当造成的，也可能是轴或轴承座在重载下的轻微变形造成的，也可能是轴和轴承座在加工过程中的误差造成的，也可能是以上因素综合造成的。圆锥滚子轴承样品上标注的额定载荷是指轴承工作时夹角应小于0.0005弧度。

当不对中角小于5/10,000弧度时，不会影响轴承的寿命和性能，但当角度超过5/10,000弧度时，就会对轴承的性能产生一定的影响。这种不对中会导致轴承滚道应力集中，使轴承无法达到设计的疲劳寿命而过早失效。这种失效模式通常发生在滚道边缘，呈上下 180 度的对角线图案。

这种不对中造成的轴承损坏在矿用卡车轴承应用中非常普遍，主要是由于矿用卡车载重较大，造成轴变形。发生这种轴承损坏时，如果不仔细分析，归结为轴承承载能力不足，单纯加大轴承尺寸，往往效果不理想。

对于由于滚道边界上的许用应力过大而导致轴承寿命最终变低的情况，可选择滚道变型的轴承。这种轴承可以在不增加轴承尺寸的情况下解决滚道边缘应力集中的问题，使滚道表面的应力始终在材料要求的范围内。