基于有限元的輪邊減速器行星輪軸承失效分析

徐 莎，張再利，汪 義

（中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司，江蘇 常州 213000）

隨著全球各資源大國對礦山開采規模不斷擴大，為了滿足對運載工具需求，噸位越來越大的礦用電動輪自卸車陸續被生產商設計生產出來[1-4]。電動輪自卸車作為礦產資源開采和運輸中的核心設備，其大噸位和極高的運輸效率使礦業開采的成本大幅下降，得到了廣泛的應用[5-6]。輪邊減速器是自卸車的關鍵傳動部件，電機通過輪邊減速器降低轉速、增大扭矩以帶動輪胎運動。滾動軸承作為輪邊減速器內部支承和傳遞載荷的基礎部件，一旦失效會造成其它零部件損傷，往往會造成巨大的經濟損失。

滾動軸承的制造、裝配工藝等諸多因素，均影響軸承的性能[7]。針對軸承的失效分析的方法，學者做了較多的研究。孫兆森[8]等人提出宏觀觀察和微觀分析的方法對軸承進行失效分析。于志強[9]等人從微觀角度分析了軸承潤滑脂對于軸承失效的影響。上述研究多為軸承本體失效分析，但軸承的某一部位或零件發生破壞時，由于軸承組合件的所有相關部件均會發生嚴重碰撞使失效特征或形貌發生嚴重破壞[10]，給理化檢測工作帶來困難，需要借助有限元手段共同進行分析。

某型號自卸車輪邊減速器服役時行星輪軸承失效導致輪邊減速器卡滯無法運轉，為此對失效軸承損傷區域進行宏觀檢查，使用掃描電子顯微鏡、光學顯微鏡和顯微硬度計對損傷區域及其附近基體不同位置進行顯微組織檢測、硬度檢測以及表面形貌觀察，并結合有限元分析軟件對軸承裝配過程進行數值模擬，對外圈接觸應力和游隙進行計算，并分析軸承失效原因。……