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轮式装载机干式驱动桥故障反馈及分析改进

2007-12-22 22:21:43
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驱动桥位于轮式装载机传动系统的末端,其主要功用是将传动轴传来的转矩传递给驱动轮,以降低变速箱的输出转速,增大输出扭矩,同时使两轮边具有差速功能,以实现轮式装载机的转向。除此之外,驱动桥还承担着支承整机重量和传力的作用。通常,干式驱动桥总成主要由驱动桥壳体、主减速器总成(含差速器)、轮边减速器总成、制动钳以及全浮式左右半轴等部分组成。通过对2005年和2006年干式驱动桥外反馈来看,其故障主要表现为以下几个方面。
一、主减速器总成(含差速器)部分:
1、差速器坏
A.通过对整桥进行放油,可发现桥内油液污染较为严重,油品颜色发黑,并有刺鼻气味,油液脏(内有杂质、磨屑等);挚片、齿面出现磨损。这主要是由于驱动桥密封圈损坏,引起外部灰尘、杂质进入;同时,驱动桥内齿轮件的表面缺陷所产生的金属磨屑也会进入到油液之中。
改进措施:
(1)定期更换润滑油,保证油液清洁;
(2)改进设计,将桥壳主传动放油螺塞设计为带磁性的油塞,以吸附磨屑。
B.齿面出现早期缺陷,如磨损、点蚀、胶合等;齿面出现早期接触疲劳或齿根弯曲。点蚀一般发生在前桥。
改进措施:
(1)加强对主、从动螺旋锥齿轮、半轴齿轮、行星锥齿轮等齿面硬度、热处理以及齿形加工误差的控制。
(2)调整主、从动螺旋锥齿轮啮合印痕,使其达到合理的齿面接触区域。
(3)调整轴承游隙,使轮齿沿齿长方向磨损均匀,并减小冲击和噪声。
C、差速器壳、十字轴、半轴齿轮、锥齿轮及挚片的磨损严重,导致差速器损坏。改进措施:优化差速器壳的剖分面,使其通过十字轴各轴颈的中心线。
D、止推螺栓间隙调整不当或磨损后间隙超差(磨损后未重新调整),使从动锥齿轮支承刚度不足,变形量大,轮齿受载不均匀。
改进措施:
(1)装配时从动锥齿轮背面和止推螺栓末端的间隙应调整到0.25~0.40mm;
(2)使用一段时间后要重新调整。
2.主减速器油封漏油,输入法兰及主动锥齿轮花键跳动量大,油封座和轴承套同轴度累积误差大,法兰轴径和座腔同轴度偏差大,使油封的密封唇偏心接触,加快磨损,缩短了油封的使用寿命,出现漏油故障。装配时,未清洗输入法兰轴表面和油封座安装座孔,或油封没装,发生扭曲。输入法兰轴表面粗糙度未达到要求。改进措施:
(1)加强过程控制,在装配油封时,用设备压入;
(2)改进设计,采用两道油封密封结构,加强密封效果;改进设计,采用止口和定位套结构。
二、轮边部分:
1.轮边漏油:密封件装配面本身质量低,如尺寸超差、精度低、热处理不到位等,均会引起密封面漏油。旋转轴唇形密封最重要的作用面是在密封唇和轴表面间的接触面,此接触面对防漏和使用寿命有着重要意义。对拆下的骨架油封进行检查,发现唇口有被磨平的痕迹,轮边支承轴也存在磨痕,但未发现有渗漏油痕迹。
改进措施:
(1)在密封件装配面上,表面应没有螺线,最好经切入磨削或滚子挤压加工。一般圆柱外表面粗糙度要求为0.2~0.8,硬度至少为55HRC(在有介质污染、或尘埃侵入时)。
(2)轮毂与支承轴之间的密封采用双油封,直接与支承轴配合,这样可有效改善漏油现象。
(3)轮边油封处速度低,采用丁腈橡胶油封即可,但要保证油封及相关件本身质量。
2.轮边打坏:主要表现为内齿圈打齿。
改进措施:
(1)提高齿面硬度和降低表面粗糙度;
(2)许可范围内采用大变位系数,以增大综合曲率半径;
(3)采用粘度较高的润滑油。
3.半轴断。
改进措施:对半轴重新优化设计,提高强度及刚度。
三、桥壳部分:
1.反馈情况:主要是前桥壳体产生变形与裂纹和轮边减速支承轴轴承安装面磨损。前桥桥壳开裂的主要部位为,车架安装座与壳体变截面连接的附近区域和支承轴、桥壳以及制动支架三者的密集焊接区域;而桥壳变形主要是前桥桥壳的整体弯曲变形;支撑轴轴承安装面的磨损主要在轮毂内侧轴承安装处(靠近制动钳端)。
2.故障分析:
a.车架安装座与壳体变截面连接的附近区域开裂主要是由于该处壁厚,截面尺寸和过渡圆弧偏小,引起应力集中。改进措施:通过PRO/E有限元的定量比较分析,合理设计桥壳的抗弯和抗扭截面模量w和过渡圆弧值R,分散应力。
b.支承轴、桥壳以及制动支架三者密集焊接区域开裂主要是由于焊缝集中,焊后产生的残余应力不可避免地在近缝区产生微裂纹,在不平路面上行驶及紧急制动时,在该部位产生冲击载荷与峰值应力导致微裂纹的加速扩展。
改进措施:
设计上尽量将支承轴、桥壳以及制动支架三者的焊缝间距拉大;同时采用“U”形坡口焊缝形式,提高其承载能力和焊接质量;并且要求焊后缓冷保温,避免形成淬硬组织、冷裂而造成裂纹源。
c.桥壳的弯曲变形危害最大,变形后将改变壳体上零件间的相对位置精度及齿轮间的啮合关系,该故障一般是整体变形(含焊接变形),市场反馈较少,主要原因是壳体整体刚度与强度不足。
改进措施:设计时适当加大安全系数;铸造时彻底进行时效处理以及焊后变形校正。
d.支承轴轴承配合面的磨损是由于该处表面精度和表面质量存在缺陷;表面接触强度达不到侧滑所承受的极限载荷。
改进措施:设计时提高表面加工精度,同时对该表面及其圆弧过渡处进行高频淬火与表面强化处理,以提高其疲劳寿命。
四、制动钳部分:
制动钳部分反馈的主要问题有:制动钳漏油、刹车活塞外矩形圈,防尘罩损坏、制动钳密封件损坏、刹车钳抱死、活塞不回位和刹车盘断裂或磨损。前五种故障的主要原因为矩形圈损坏。
改进措施:为减少高温对矩形圈的影响,将制动盘往里移,远离轴承高温区,有利于散热。同时选用性能好的乙丙橡胶材料,最高使用温度150℃,正常50~130℃,优于丁腈橡胶;同时增加防尘罩的厚度。
对于后一种情况,主要原因为制动盘太薄,改进措施为加大刹车盘厚度和采用强度高的材料,增大强度。


原作者: 徐工研究院 赵丽娟 张尊强

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