อุตสาหกรรมยานยนต์เป็นอุตสาหกรรมหลักที่สำคัญในประเทศของฉัน และครอบครองสถานที่ที่ไม่อาจมองข้ามได้ในอุตสาหกรรมแปรรูปและการผลิตทั้งหมด แบริ่งสามารถเห็นได้ในหลายส่วนของตัวรถ ซึ่งมีภารกิจพิเศษในการรับน้ำหนัก ลดแรงเสียดทาน และนำทางชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ด้วยการปรับปรุงการพัฒนาเศรษฐกิจและเทคโนโลยีอุตสาหกรรมในประเทศของฉันอย่างต่อเนื่อง จีนจึงกลายเป็นประเทศผู้ผลิตตลับลูกปืนหลัก รวมถึงเหล็กตลับลูกปืนในรถยนต์ แต่ยังคงมีช่องว่างขนาดใหญ่กับผู้ผลิตชั้นนำ เช่น Schaeffler ในเยอรมนี SKF ในสวีเดน TIMKEN ใน สหรัฐอเมริกา และ KOYO ในญี่ปุ่น ในฐานะแหล่งที่มา ทิศทางของความพยายามในอนาคตยังคงเป็นการควบคุมคุณภาพของโลหะวิทยา ระดับของการรวมตัวของอโลหะ ขนาดและการกระจายตัวของคาร์ไบด์อย่างเคร่งครัด และปรับปรุงระดับของเทคโนโลยีการรักษาความร้อน
การอบชุบด้วยความร้อนเป็นกระบวนการสำคัญในกระบวนการผลิตตลับลูกปืนรถยนต์ คุณภาพการประมวลผลและวัตถุดิบเป็นปัจจัยสำคัญสองประการที่ส่งผลต่ออายุการใช้งานของตลับลูกปืน การอบชุบด้วยความร้อนมีอิทธิพลสำคัญต่อโครงสร้างจุลภาค สมบัติทางกล คุณภาพพื้นผิว ความแม่นยำของมิติและรูปร่าง และความเสถียรของตลับลูกปืนและชิ้นส่วนอื่นๆ ภายใต้สภาวะการบริการ ประสิทธิภาพที่ครอบคลุมที่ดีที่สุดซึ่งปรับให้เข้ากับโหมดความล้มเหลวถือเป็นหัวข้อสำคัญของเทคโนโลยีการรักษาความร้อน
1. การใช้วัสดุตลับลูกปืนในรถยนต์
ดังที่เราทุกคนทราบ ตลับลูกปืนประกอบด้วยสี่ส่วน: วงแหวนรอบนอก วงแหวนด้านใน องค์ประกอบการกลิ้ง (ลูกบอล กระบอกสูบ กรวยหรือลูกกลิ้งเข็ม ฯลฯ) และกรง บางส่วนมีวงแหวนปิดผนึก วัสดุการผลิตส่วนใหญ่เป็นเหล็กแบริ่ง
เมื่อเลือกประเภทและรุ่นของตลับลูกปืนรถยนต์ ส่วนใหญ่จะขึ้นอยู่กับลักษณะ ทิศทาง ขนาด และสภาพแวดล้อมการทำงานของส่วนที่แท้จริงของโหลด รวมถึงข้อกำหนดสำหรับความแข็งแกร่ง ความเร็วจำกัด อายุการใช้งาน และความแม่นยำของ แบริ่งและโดยทั่วไปจะเสร็จสมบูรณ์โดยผู้ออกแบบ ตลับลูกปืนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานพาหนะและแตกต่างกันไปตามประเภทของยานพาหนะ สถานที่ติดตั้ง และผู้ผลิต ดังแสดงในรูปที่ 1
ผู้เขียนได้เยี่ยมชมซัพพลายเออร์ตลับลูกปืนรถยนต์ที่สำคัญในประเทศเช่น Shanghai Renben, Zhejiang Wanxiang Seiko, Hubei New Torch, Changzhou Guangyang, Luoyang Dongsheng, Chongqing Changjiang เป็นต้น ต่อไปนี้เป็นเพียงการรวมระบบไฟฟ้าของรถยนต์ (เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับในเครื่องยนต์) จะมีการแนะนำสั้นๆ เกี่ยวกับคลัตช์แม่เหล็กไฟฟ้าของเครื่องปรับอากาศ ตัวปรับความตึงและลูกปืนไอเดลอร์) ระบบขับเคลื่อน (เฟืองเพลาในกระปุกเกียร์ เฟืองท้าย คลัตช์และลูกปืนอื่นๆ) ลูกปืนดุมและผลิตภัณฑ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง
(1) แบริ่งระบบไฟฟ้า
เครื่องยนต์คือหัวใจของรถยนต์ที่ส่งกำลังให้กับส่วนประกอบอื่นๆ อย่างต่อเนื่อง ก่อนหน้านี้ตลับลูกปืนภายในถูกครอบงำด้วยตลับลูกปืนแบบเลื่อน ปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้ตลับลูกปืนเม็ดกลมแบบปิดผนึกเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของตลับลูกปืน รูปที่ 2 แสดงตลับลูกปืนทั่วไปหลายตัวในเครื่องยนต์
ตลับลูกปืนกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเป็นตลับลูกปืนเม็ดกลมแถวเดียวซึ่งส่วนใหญ่อยู่ภายใต้แรงสู่ศูนย์กลาง จำเป็นต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือแม้ว่าความเร็วสูงเกิน 2000r/min และอุณหภูมิเกิน 180 องศา วงแหวนและองค์ประกอบกลิ้งทำจาก GCr15 ที่มีความบริสุทธิ์สูงและต้องมีความแข็งหลังการรักษาความร้อนอยู่ที่ 58 ~ 64HRC โดยทั่วไปกรงทำจากไนลอน PA46 และแหวนปิดผนึกโดยทั่วไปทำจากยางอะคริลิค ACM และ มาตรฐานอ้างอิงคือ JB/T8167-2006
แบริ่งคลัทช์แม่เหล็กไฟฟ้าของคอมเพรสเซอร์เครื่องปรับอากาศเป็นตลับลูกปืนเม็ดกลมสัมผัสเชิงมุมแถวคู่ วงแหวนรอบนอกหมุน ความเร็วของลูกรอกเครื่องปรับอากาศสามารถเข้าถึง 7000 ~ 13000r / นาที อุณหภูมิสูงสุดคือ 160 องศา วัสดุจะเหมือนกับข้างต้น และกรงเปลี่ยนจากกระเป๋าทรงกลมเดี่ยวทั่วไปเป็นชิ้นส่วน สำหรับพื้นผิวทรงกระบอก มาตรฐานอ้างอิงคือ JB/T10531-2005
ตลับลูกปืนปรับความตึงและไอเดลอร์เป็นตลับลูกปืนเม็ดกลมปิดผนึกประสิทธิภาพสูง แบบแรกทำหน้าที่ด้านหลวมของสายพานส่งกำลังแบบซิงโครนัส ในขณะที่แบบหลังทำหน้าที่ด้านที่แน่นของสายพานส่งกำลังแบบซิงโครนัส โดยพื้นฐานแล้ววัสดุจะเหมือนกับข้างต้น กรงอาจเป็นพลาสติกวิศวกรรม หรือเหล็ก 08 หรือเหล็ก 10 วงแหวนซีลที่ผลิตขึ้นนั้นทำจาก ACM หรือ FPM (ยางฟลูออรีน) และมาตรฐานอ้างอิงคือ JB/T10859-2008
ตลับลูกปืนเพลาปั๊มน้ำโดยทั่วไปจะเป็นตลับลูกปืนเม็ดกลมสองแถวและมิติรัศมีมีขนาดเล็กกว่าตลับลูกปืนธรรมดา โดยพื้นฐานแล้วมันเป็นระบบตลับลูกปืนที่รองรับสองชั้นพร้อมโครงสร้างที่เรียบง่าย ตลับลูกปืนที่รองรับทั้งสองตัวไม่มีวงแหวนด้านใน ร่องน้ำขององค์ประกอบกลิ้งถูกสร้างขึ้นโดยตรงบนเพลา วงแหวนรอบนอกของตลับลูกปืนที่รองรับทั้งสองถูกประกอบเข้าด้วยกัน ทั้งสองด้านถูกปิดผนึกด้วยซีล ลูกกลิ้งของมันมักจะทำจากเหล็กแบริ่งโครเมียมสูง และเพลาและวงแหวนด้านนอกทำจากเหล็กคาร์บูไรซ์หรือเหล็กแบริ่งโครเมียมสูง มาตรฐานอ้างอิงคือ JB/T8563-2010
(2) แบริ่งระบบขับเคลื่อน
ลักษณะทั่วไปของระบบส่งกำลังคือกระปุกเกียร์ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นเกียร์ธรรมดา (MT), อัตโนมัติ (AT), ระบบเกียร์แปรผันต่อเนื่อง (CVT), คลัตช์คู่ (DCT) เป็นต้น และยังเป็นส่วนที่ แบริ่งส่วนใหญ่ถูกใช้ มักจะมีตลับลูกปืนหลายตัวสำหรับเกียร์ต่างๆ ในกระปุกเกียร์ และประเภทหลักๆ ได้แก่ ตลับลูกปืนเม็ดกลม แบริ่งลูกกลิ้งทรงกระบอก แบริ่งลูกกลิ้งเรียว แบริ่งลูกกลิ้งเข็ม เป็นต้น กล่องเกียร์ถือได้ว่าเป็นกล่องเกียร์ จาระบีและน้ำมันป้องกันสนิมมักมีสิ่งเจือปน (ตะไบเหล็ก ครีบ ทราย ฯลฯ) ตลับลูกปืนหมุนด้วยความเร็วสูงระหว่างการทำงาน ส่งผลให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก
รูปที่ 3 เป็นแผนผังของตำแหน่งแบริ่งของกระปุกเกียร์ธรรมดาประเภท MA ของบริษัทเรา (ดูส่วนที่ทำเครื่องหมายสีน้ำเงินในรูป) ซึ่งใช้ตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก 25D52E15 สำหรับหนึ่งแกนและหนึ่งเกียร์และร่องลึก ตลับลูกปืน 25D62E17 สำหรับหนึ่งแกนและห้าเกียร์ เกียร์แรกของเพลาที่สองคือแบริ่งลูกกลิ้งทรงกระบอก 32D62E16 และเกียร์ห้าของเพลาที่สองคือตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึก 22D57E17
รูปที่ 3MA ตำแหน่งกระปุกเกียร์ธรรมดาและแบริ่งในส่วนต่าง
นอกจากนี้ยังมีแบริ่งลูกกลิ้งเรียวสองตัว 38D63E17 ในดิฟเฟอเรนเชียลซึ่งตั้งอยู่ทางด้านซ้ายและขวาของเคสดิฟเฟอเรนเชียลตามลำดับและติดตั้งบนรูเบาะนั่งของเคสลดซึ่งรับและส่งแรงผลักดันของดิฟเฟอเรนเชียลและตัวลด , ลดความต้านทานแรงเสียดทานของเกียร์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านและความน่าเชื่อถือ
ตัวลูกกลิ้งและวัสดุวงแหวนด้านในและด้านนอกของตลับลูกปืนด้านบนส่วนใหญ่เป็น GCr15, 100Cr6, SUJ2, SKF3 ใช้การชุบแข็งโดยรวมบวกกับการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่ำ ความแข็งในการอบชุบ 60~63HRC (ความต้องการของตัวกลิ้ง 60~64HRC ) วัสดุกรงไนลอนคือ PA46 บวก 30 เปอร์เซ็นต์ GF วงแหวนซีลหน้าสัมผัสคือ ACM บวก SPCC และจาระบีหล่อลื่นคือ Chevron SRI-2 (ปริมาณจาระบี 2.0~2.8g)
แบริ่งปล่อยคลัตช์หรือที่เรียกกันทั่วไปในชื่อแก้วคลัตช์นั้นอยู่ในตำแหน่งดังแสดงในรูปที่ 4 เมื่อเหยียบแป้นคลัตช์ แผ่นดันหรือแผ่นขับเคลื่อนที่มีแรงขับสปริงสามารถเคลื่อนไปทางทิศทางของกล่องคลัตช์ได้ นั่นคือ สามารถเอียงคันโยกแยกเพื่อเอาชนะแรงขับสปริงของแผ่นดันได้ งานแยกของคลัตช์ขึ้นอยู่กับการนำเข้าเป็นหลักในปัจจุบัน โครงสร้างที่กลิ้งคือ 100Cr6 วัสดุของวงแหวนด้านในและด้านนอกคือ C67S (ต้องมีความแข็งพื้นผิวขั้นต่ำคือ 680HV) กรงคือ PA66 บวก 25 เปอร์เซ็นต์ FV และซีลเป็นยางไนไตรล์เติมไฮโดรเจน HNBR ดูมาตรฐาน
3) ตลับลูกปืนล้อรถยนต์ ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของรถยนต์ ข้อกำหนดสำหรับอายุการใช้งาน ความแข็งแรง ความแข็ง และไม่ต้องบำรุงรักษาของตลับลูกปืนล้อเริ่มเข้มงวดมากขึ้น และผู้คนเริ่มตระหนักถึงความสำคัญของน้ำหนักเบา ความน่าเชื่อถือ ความหลากหลาย ฟังก์ชั่นและการแยกส่วน ตลับลูกปืนดุมล้อรถยนต์กำลังพัฒนาไปสู่ทิศทางที่มีการบูรณาการอย่างมาก หน่วยลูกปืนดุมล้อรถยนต์ได้พัฒนาจากหน่วยแบบล็อควงแหวนแบบเดิมและแบบล็อคแบบกรง (รุ่นแรก) มาเป็นรุ่นที่สองที่มีหน้าแปลนบนวงแหวนรอบนอก จากนั้นเป็นวงแหวนด้านในที่มีการกดมุมเติมขนาดใหญ่พอดี หน้าแปลนรุ่นที่สามสามารถรวมเซ็นเซอร์เข้ากับ ABS และหน้าแปลนได้ ดังแสดงในรูปที่ 5 ทั้งหมดเป็นตลับลูกปืนเม็ดกลมสองแถวที่รับน้ำหนักได้มากขึ้นรวมทั้งทั้งตัว แบริ่งดุมล้อหน้าส่วนใหญ่ในรุ่นที่มีอยู่ของบริษัทเราใช้รุ่นแรกและล้อหลังใช้รุ่นที่สาม ตัวอย่างเช่น วัสดุของวงแหวนด้านในและด้านนอกของลูกปืนดุมล้อของยานพาหนะคือ SKF3 วัสดุของลูกเหล็กคือ SUJ2 วัสดุของหน้าแปลนคือ S55C วัสดุของสลักเกลียวคือ SCM435 กรงเป็นไนลอน PA66 บวก 25 เปอร์เซ็นต์ GF และวงแหวนซีลรวมคือ NBR บวก SPCC/ NBR บวก SUS430
2. ข้อกำหนดด้านวัสดุและประสิทธิภาพของตลับลูกปืนยานยนต์
ปัจจุบันรถยนต์กำลังพัฒนาไปสู่น้ำหนักเบา ความสะดวกสบาย ความแข็งแกร่ง พละกำลังสูง โครงสร้างกะทัดรัด ความทนทาน อัตราเร่งดี และความน่าเชื่อถือสูง นอกจากนี้ เนื่องจากความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ รถยนต์จึงกำลังพัฒนาไปในทิศทางของประสิทธิภาพในทางปฏิบัติ เช่น การใช้พลังงานต่ำ ความเรียบง่ายและความสะดวกสบาย และความสามารถในการทำงานที่แข็งแกร่ง ดังนั้นตลับลูกปืนกลิ้งซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญในการรองรับรถยนต์จึงต้องปรับตัวให้เข้ากับเทรนด์นี้
ในระหว่างการให้บริการตลับลูกปืนรถยนต์ พื้นที่หน่วยของพื้นผิวของชิ้นส่วนที่กลิ้งและวงแหวนจะต้องรับแรงกดดันมาก ซึ่งสามารถเข้าถึงได้สูงถึง 5,000N/mm2 หลังจากการคำนวณ เมื่อลูกปืนทำงานจะมีการกลิ้งและเลื่อน นอกเหนือจากการถูกความถี่สูงสลับกัน นอกจากความเครียดจากการสัมผัสแล้ว ยังได้รับผลกระทบจากแรงเหวี่ยง ดังแสดงในรูปที่ 6 ตามบันทึกทางวรรณกรรม โหมดความล้มเหลวหลักของตลับลูกปืนรถยนต์คือการลอก รูพรุน การยึดเกาะ ความเครียด การแตกหัก การสูญเสียความแม่นยำ การสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนที่มากเกินไป ฯลฯ ดังนั้นประสิทธิภาพของเหล็กแบริ่งจึงมีข้อกำหนดดังต่อไปนี้: 1 มีความบริสุทธิ์สูง 2 ปริมาณออกซิเจนต่ำ 3.มีความแข็งสูงและทนทานต่อการสึกหรอ ④ เสถียรภาพมิติที่ดี ⑤ กำลังรับแรงอัดและความต้านทานการเสียรูปเพียงพอ ⑥ ประสิทธิภาพกระบวนการที่ดี
เหล็กแบริ่งถือเป็นเหล็กชนิดพิเศษที่สำคัญชนิดหนึ่ง คุณภาพและประสิทธิภาพของมันสะท้อนถึงระดับโลหะวิทยาของประเทศเป็นส่วนใหญ่ เหล็กลูกปืนรถยนต์มีสัดส่วนประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ของผลผลิตเหล็กลูกปืนต่อปีและมีปริมาณการใช้มาก แม้ว่าอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของตลับลูกปืนยานยนต์จะมีความสัมพันธ์บางอย่างกับการออกแบบเบื้องต้น การผลิต การหล่อลื่น การติดตั้ง และการบำรุงรักษา แต่วัตถุดิบก็ถือเป็นกุญแจสำคัญ
จากที่กล่าวมาข้างต้น ในบรรดาส่วนประกอบหลักๆ หลายประการของชุดตลับลูกปืนรถยนต์ ยกเว้นกรงที่เปลี่ยนจากเหล็กปั๊มแบบเดิมมาเป็นวัสดุไนลอนยอดนิยม (เช่น PA66 แบบฉีดขึ้นรูปบวก 30 เปอร์เซ็นต์ GF) และซีลมักทำจากวัสดุยาง (เช่น ACM บวก SPCC, NBR บวก SUS430) องค์ประกอบกลิ้งและวงแหวนด้านในและด้านนอกของตลับลูกปืนรถยนต์ในประเทศจีนใช้เหล็กแบริ่งที่มีโครเมียมคาร์บอนสูงจำนวนมากที่มี wC =0.95 เปอร์เซ็นต์ ~1.05 เปอร์เซ็นต์ , wCr=1.40 เปอร์เซ็นต์ ~1.65 เปอร์เซ็นต์ เพื่อปรับปรุงความสามารถในการชุบแข็งเพื่อตอบสนองความต้องการของการเปลี่ยนแปลงความหนาของผนังชิ้นส่วน ชุดของความสามารถในการชุบแข็งสูง เหล็กตลับลูกปืนโครเมียมคาร์บอนสูงสามารถพัฒนาได้โดยการเพิ่มปริมาณ Mo เช่น 100Cr6 และ 100CrMo ในเยอรมนี SKF2 และ SKF3 ในสวีเดน และ 52100.3 และ 52100.4 ในสหรัฐอเมริกา SUJ2, SUJ3, SUJ4, SUJ5 ของญี่ปุ่น เป็นต้น เหมาะสำหรับการดับมาร์เทนซิติก และยังเหมาะสำหรับการดับเบไนต์ของชิ้นส่วนตลับลูกปืนที่มีผนังหนาพิเศษอีกด้วย องค์ประกอบทางเคมีมีความแตกต่างกันเล็กน้อยดังแสดงในตารางที่ 1 การเปรียบเทียบระหว่างทั้งสอง อันที่จริงเกรดเหล็กเหล่านี้ถือได้ว่าเป็นตัวแปรของ GCr15