减振器在运转过程中，一方面沿活塞杆方向收缩，另一方面随平衡肘发生摆动，受力复杂；因此，在研究过程中，为简化问题分析，力值方面主要考虑来自杆方向的冲击。减振器运行工况恶劣，在外密封不良的情况下，需要面对泥水、沙尘和冰雪，且如果外密封结构发生问题时，此类杂质更难以排出，使得关节轴承在杂质混合下继续磨损；因此，对于自润滑关节轴承寿命的估算，要考虑此类不良因素，并结合国内外的经验公式，进行一定的调整，从而得出有效的寿命估算方法。本文主要是针对GE35ES-2RS(以下简称ES)这种钢对钢的非自润滑的轴承和GE35ET-2RS(以下简称ET)自润滑类型的轴承进行研究。

  关节轴承寿命影响因素见表1。从工作状态来看，关节轴承的寿命主要受到负荷、摆频、摆幅、轴承尺寸、材料与制造质量、环境与润滑等影响。从轴承制造的角度来看，在轴承安装中，其游隙的大小会对轴承寿命有较大的影响[1]。本文中，轴承初始状态的游隙按标准状态考虑；当轴承内外圈磨损量大时，按大间隙考虑。此外，由于在对轴承寿命的影响因素中，有些因素互相关联，因此在分析时应综合考虑。

  试验采用ES轴承资料作为参考判定本次试验轴承是不是满足条件，具体如下：1)合格判定依据为轴承径向晃动量≤0.4 mm；2)测量工具为游标卡尺(精度为0.02 mm)；3)测量方法采用检测轴承的轴向晃动量，由图形推测出轴承的径向磨损量，同时使用塞尺检测能塞入的缝隙大小(能塞入1/2即可)，间接推测关节轴承是不是满足标准；4)测量假设为关节轴承内外圈可视为平均磨损，且发生轴向晃动时，在原基础上两侧晃动量对称。

  ET轴承外圈采用轴承钢，硬度约为50 HRC，内圈外表面镀铬，硬度约为50 HRC；厂家定制的自润滑关节轴承外圈硬度≤220 HB，内圈外表面镀铬，硬度约为50 HRC。2种轴承在未安装时，转动灵活，根据厂家反馈，其摩擦因数约为0.05，原ES轴承摩擦因数为0.2。

  上述台架寿命试验较好地表示了关节轴承在理想环境下的寿命情况。结合ES型号的关节轴承，对ET轴承的实车寿命做试验研究。

  关节轴承位于减振器吊耳内，由卡簧固定的部分。原有的关节轴承为ES轴承，内外圈均为轴承钢，内圈有油槽油孔，靠黄油进行润滑；在可靠性的方案中，选用了ET自润滑关节轴承，内外圈均为轴承钢，内层衬有聚四氟乙烯织物，可进行自润滑；同时，通过和厂家联系，测试了另一种自润滑轴承，其自润滑层为铜基高分子，内外圈为钢制。通过实际跑车和试验台架重点对ET自润滑轴承进行了测试。

  试验轴承选用GE30ES和GE40ES。试验条件为：P=18.6 kN，β=30°，f=40 次/min。采用的失效标准如下：1)轴承中的摩擦因数达到0.25；2)轴承径向磨损达到0.004 dm；3)轴承表面温升达到100 ℃。在对轴承寿命进行判定时，认为只要达到其中的一项，轴承寿命即已结束。

  国外厂家对关节轴承寿命的计算大致上可以分为初润滑和重润滑。目前，国外关节轴承厂家对其产品均给出了寿命计算方法。

  式中，G是初润滑寿命；b1是负荷方向系数；b2是负荷大小系数；b3是温度系数；b4是滑动影响系数；b5是速度影响系数；b6是摆角系数；Cs是关节轴承额定动负荷；dm是关节轴承滑动球面直径；β是摆角；P是轴承当量负荷。重润滑公式为：

  【作者单位】北京北方车辆集团有限公司,北京 100072;北京北方车辆集团有限公司,北京 100072;北京北方车辆集团有限公司,北京 100072

  从试验里程内关节轴承的表现来看，该关节轴承在较长距离内能够保证减振器的固定可靠(可以不掉，但是轴向移动没办法避免)。实际在底盘上对减振器进行推、转时，减振器向甲板内侧的轴向移动用手推可感觉出晃动。对减振器进行旋转，减振器可以轻易地转动。

  通过对实车的分解试验和对国外轴承寿命计算法的分析，总结出关节轴承的磨损规律。对于钢对钢的滑动磨损，其线磨损率满足如下规律：

  式中，Gh是润滑寿命；fL是载荷方向因子；fT是温度因子；fG是滑动因子；fN是重润滑因子；Vm是平均滑动速度；C/F是载荷比例[3]。

  通过对国外关节轴承的计算公式做多元化的分析能够准确的看出，轴承的寿命计算主要考虑的是轴承的球面直径、摆角、负荷大小及温度。通过类比后发现，SKF轴承与FLURO轴承的结果相近，计算寿命较长，而FAG轴承的结果最短。通过比较后发现，FAG轴承的计算结果最严格，在实际使用中，轴承寿命都在FAG轴承计算结果之上；而SKF轴承的计算公式较为宽松，在实际使用中，轴承往往无法达到SKF轴承寿命值。因此，能结合SKF轴承和FAG轴承公式对关节轴承寿命进行估算。

  通过上述试验分解鉴定和运用国外的公式进行推断，显而易见，关节轴承的寿命受到多种因素的影响。而通过新的公式进行寿命的预测，可以轻松又有效地对轴承寿命进行预测。

  [1] 曲庆文，刘源勇，钟振远，等.关节轴承的设计特点及分析[J].润滑与密封，2004(4):102-103.

  [2] 牛劲草.向心关节轴承应力场分析及寿命预测方法研究[D]. 洛阳：河南科技大学，2013.

  式中，α1是负荷方向系数；α2是温度系数；α3是轴承设计制造质量系数；α4是负荷大小系数；α5是摆幅影响系数；α6是滑动速度影响系数；α7是轴承尺寸影响系数。

  以此，获得了国产关节轴承ET类的寿命计算公式。它适合轴承在各种工况条件下的寿命计算。这一公式是建立在目前的轴承寿命试验基础之上的。由于目前的寿命试验数据还不完善，有些工况还没有试验数据，因此，本公式为今后的轴承研究指明了方向。

  在减振器关节轴承的分解试验中，在钢对钢轴承拆解完毕后发现，出现的主体问题是轴承困死，内外圈之间夹满泥土；自润滑轴承则相反，轴承之间间隙很大，泥土无法在间隙之间停留，其晃动量很大。而在采用经验公式进行计算时，自润滑关节轴承的寿命又明显高于非自润滑关节轴承。因此，在对关节轴承的寿命进行考量时，应考虑此类复杂情况。

  [3] 张详坡，尚建忠，陈循，等. 自润滑关节轴承磨损寿命模型[J].国防科技大学学报，2013(6):53-59.

  [4] 杨咸启，姜韶峰，荣亚川，等.关节轴承寿命计算方式[J].轴承，1993(3):7-12.

  式中，是线磨损速度；p是解除压应力；v是滑动线速度；μ是材料耐磨性系数，与工作环境有关。

  式中，α是与轴承质量及工况有关的系数，需要大量的试验得出。依据相关的试验和结果，将α分解为如下关系：

  关节轴承寿命试验在国外已经有一定的研究，国内大部分采用结果对比的方法。国内目前采用的寿命试验机器为SPBTM-1，其检测的具体能力如下：检测关节轴承直径为20～60 mm，摆动频率为0～2.5 Hz，摆角为20°～100°；沿关节轴承径向负荷能够达到100 kN；试验机可以在线测量关节轴承中的摩擦、磨损以及轴承表面温升，可以自动记录摆动的次数。

  式中，GN是重润滑寿命；fβ是重润滑摆角系数，取决于β；fH是重润滑间隔系数，取决于摆动频率[2]。

  式中，L是初润滑寿命；b是负荷方向系数；v是负荷大小系数；f1是交变载荷因子；f2是温度系数；f3是载荷大小系数；f4是轴承设计系数；dk是球面公称直径；Cr是额定动载荷。重润滑公式为：

  在对GE40ES来测试的过程中，其摩擦因数在开始时有些波动，摩擦因数大，能够理解为这是轴Hale Waihona Puke Baidu的磨合阶段，此阶段很短，大概占轴承寿命的1%；在接下来的平稳时间内，摩擦因数较稳定，为轴承的磨损时期；最后摩擦因数会急剧上升，磨损与温升都很快增大，此时会出现胶合、剥落等现象，严重时出现卡死，此时能够理解为轴承达到了寿命，这一段时间大约占整个寿命的不到0.5%[4]。

  式中，L是恒定载荷寿命；f2是温度因子；fv是速度因子；s是滑动距离；f是摆动频率；v为速度。在交变载荷下寿命公式为：

  关节轴承在安装时，需要用锤子和工装将轴承砸入吊耳之内，在砸入ET轴承的过程中，未出现一些明显的异常问题；砸入后，关节轴承转动灵活，自带的密封圈固定牢固。

  在关节轴承进行实车试验中，根据关节轴承磨损情况观察可知，关节轴承在自润滑层混入杂质之后，会出现显而易见的磨损；关节轴承在自润滑层磨损之后，内外圈之间慢慢的出现磨损，其内圈由于硬度略高，镀层磨损不明显；外圈内层为主要磨损部分。另外，关节轴承的轴向出现≤5 mm的晃动，其可能带来的情况就是车辆与侧板接触的情况，因此，在试验里程以内，自润滑关节轴承出现晃圈、轴向移动情况，为其带来了不良状况；但从另一方面讲，关节轴承能够灵活转动，使得减振器的活塞杆处不受到过大侧向力的影响，对密封组件是一种保护。