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【诺诺课堂】奔驰GLK分动箱异响阶段性报告


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上一次我们讲过一台分动箱有故障的GLK300,作为维修案例进行了一次简单纪录,详情可以点开以下链接:《奔驰这口锅,我们背还是不背?》

http://www.nuonuo.com.cn/article/1136.html


但是后来听说这个故障在奔驰的4MATIC车系里有一定的发病率,于是爱车的诺诺技研部对该故障展开了进一步的调查。今天,我们就把调查到的信息分享给大家,还是一个原则,不吹不黑。


GLK300的分动箱内用的是铁姆肯(TIMKEN)的圆锥滚子轴承,结构如上图。那么,好好的轴承 为什么会坏呢?


导致轴承损坏的原因非常复杂,详细列出来的话能有几十条,但是大多数情况下,轴承失效的原因是疲劳点蚀,就像下图的样子,引起轴承零件工作表面的金属剥离,导致失效。


工作面的失效随后会引起零件之间的磨损急剧增大,就像滚雪球一样,滚道和滚子很快就会一同磨损失效。原本顺滑柔腻的滚动,变成磕磕绊绊的连滚带爬,自然就会发生异响了,你可听到滚子的哀鸣……


从这台GLK300案发下来的残骸可以看到,轴承内圈滚道表面已经有几处金属剥离的痕迹,而且位置都偏向于轴承内圈的大端面。


这些金属剥离足以导致轴承的“雪崩效应”,但是这些痕迹并不是那种分散的点蚀状,而是相对集中的。所以说,这不是常规的寿命用尽的疲劳失效,更像是局部金属剥离诱发的意外失效,并非理想设计工况。所以,这不是工程师希望看到的情况,那么,是哪里出现了问题?


一般来说,设计载荷过大、偏载、预紧太紧都有可能引起轴承过高的工作负荷,催生金属剥离的现象,于是,我们针对这几种可能一一进行分析,试图找到谋杀轴承的真凶。


分析1:设计载荷过大?

我们对这个分动箱的轴承配型做了一下简单的计算,没耐心的同学请跳过下面的理论计算,直接看结论。


结论1:计算下来,这只轴承可以在满负荷的工况下,可工作约1350个小时。当然,我们平常开车不可能总是把车开到全油门满负荷,所以实际的寿命应该是会有几倍于这个极端寿命。那么,这个寿命虽然达不到享用终身,但也应该是属于设计合理的。


只是,这种合理碰到中国的路况,会打一些折扣,可怜的中国车主经常徘徊在1挡和2挡之间。所以,4MATIC在中国路况上的水土不服成为了我们第一个疑点。


设计载荷过大嫌疑指数:20%


分析2:偏载?


变速箱箱体加工精度不足或者传动轴在工作中挠度过大,都可能引起轴承的偏载。


GLK分动箱内的两个传动轴呈一定的空间角度,所以分动箱壳体上固定轴承座的安装面也是呈一定角度的,这样对分动箱壳体的机加工提出了更高的精度要求。


结论2:轴承的偏载现象会导致轴承工作面的不稳定负荷,会加剧轴承的寿命损耗,分动箱壳体的加工精度不足或者传动轴的刚度不足都会引起偏载。故而,个别分动箱的加工精度欠佳是我们怀疑的第二点。


偏载嫌疑指数:10%


分析3:预紧太紧?


轴承受到额外的轴向力和径向力,加速轴承的金属表面损耗。


在这几个轴承边上,靠着分动箱壳体安装台的一侧,每个轴承座下方都有一个垫片。通过这些垫片可以调整轴承的游隙和预紧力。预紧太松的时候会导致轴的固定刚度不足,挠度过大,引起偏载,由于在轴承座表面没有发现镜面现象,所以排除了预紧太松的可能。预紧太紧,等于是对整个系统造成更大的内应力,类似于载荷过大。


维修过程中,机修丁师傅对GLK300分动箱进行重新装配时,曾经对轴承垫片进行了更换,为了调节到合适的预紧,他将每个轴承垫片的高度减小了25个丝(0.25mm)。这一个施工信息,不得不让我们重点怀疑,这分动箱原来的预紧力是不正确的,那么预紧力过大的嫌疑就比较明显了(此处是个坑)


结论3:一对轴承加起来是50个丝的预紧偏差,足以产生非常大的内应力。


预紧太紧嫌疑指数:70%


在真相几乎快要出现的时候,我们将所有支离破碎的信息又重新筛查了一遍,以免结论下得太过草率。这个时候,一个案件最初的信息再次引起了我们的注意。丁师傅曾经告诉过我们,采购的新轴承虽然牌号和原来的一致,但是圆锥滚子的个数比原先要少一个的,于是,我仔细数了一遍,然后又拿PhotoShop又数了一遍。


果不其然!牌号一模一样的轴承,设计是不一样的!


接着再验证一下轴承的型号,发现这两个轴承除了产地不一样,其他都是一样的信息。


瞬间,这个案件发生了一次巨大的逆转。


再来看看另一个角度的对比,在轴承和轴承座配合上以后,新旧两套轴承的安装距离相差了25个丝,正好就是轴承垫圈上相差的0.25mm,这就解释了前后垫片高度不一致的原因。


预紧的问题得到了合理的解释,于是,预紧的嫌疑虽然不能完全避免,但大大下降。


预紧太紧嫌疑指数:5%


一般情况下,零件号一样的轴承是不可能更改设计的,即便是一个滚子数的更改。作为最优秀的圆锥滚子轴承生产厂家铁姆肯(TIMKEN),在默不作声的情况下,更改了轴承设计和制造地,不得不让人心生疑虑。那么剩下的嫌疑,我们只能暂时推给这套铁姆肯(TIMKEN)轴承了。


轴承质量嫌疑指数:65%


一审判决

从轴承失效形式上来判断,由于轴承加工的缺陷,导致轴承在使用过程中过早地产生局部的金属剥离,从而污染了整个分动箱引起更大范围的磨损,最终产生了异响故障。这一情况被视为本案最大的嫌疑。


由于缺乏更多的案例样本和实验验证,故无法对一系列的GLK300分动箱问题盖棺定论,只能等待新的证据被找到再进行进一步的审判。


就目前的这些信息,倒是可以为奔驰的售后行为做出一定的解释:

1.奔驰官方没有提供维修方案,仅提供了更换总成的方法,是因为整个装配过程比较复杂,需要一些专用工具,更改垫片调节预紧对于4S店来说也是一件吃力不讨好的工作。所以,奔驰官方采用这样的处理方式存在着一定的道理。


2.一个案例在奔驰的售后系统里,无非是几个数字和信息而已,他们的售后总监不会去考虑,车主半年的收入是不是打了水漂,他们没有动力去完美解决这类售后问题,尤其是出了质保期的车辆。


分享一个SKF员工教给我的概念,这能很好地解释GLK300分动箱的故障:


轴承的寿命不是一个时间问题,而是一个概率问题。


最后能给到GLK300车主的建议是,如果你的车在质保期内出现了类似的异响,请盯准4S店进行免费的维修更换,不要听信他们说是“正常的,再观察观察”。要是被拖出了质保期,4S店真的没人愿意好生伺候,利益面前,大家都是非常认真的。


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