車橋主減速器溫升分析與控制

楊帆，任宏東，安首位

(陜西漢德車橋有限公司，陜西 西安 710201)

0 引言

隨著汽車工業(yè)和物流運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，作為物流技術(shù)關(guān)鍵裝備的重卡，市場也提出了更高的技術(shù)要求。商用汽車苛刻而復(fù)雜的使用工況，如重載、高速、長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)等，對車橋技術(shù)提出了新的考驗(yàn)，車橋的溫度控制在一定范圍內(nèi)是保證車輛正常運(yùn)行的重要參數(shù)，文中對車橋溫度產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，并在生產(chǎn)過程中提出了有效的控制措施。

1 車橋主減速器溫升質(zhì)量問題描述

鑄造橋在使用過程中出現(xiàn)主減速器溫度持續(xù)升高，經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)檢測，部分橋主減速器溫度可高達(dá)170℃，因持續(xù)的高溫運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成油封、O型圈等橡膠件損壞漏油、軸承抱死、潤滑油變質(zhì)，齒輪早期磨損，面漆掉落等一系列問題，嚴(yán)重者出現(xiàn)冒煙、失火等故障，存在較大的安全隱患。

2 車橋主減速器的基本結(jié)構(gòu)

車橋主減速器的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 車橋溫升產(chǎn)生的原因與機(jī)理

3.1 熱量的產(chǎn)生

車橋在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中主減速器中錐齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)與滑動(dòng)、軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)，輪邊減速器的轉(zhuǎn)動(dòng)均會(huì)產(chǎn)生熱量，這些可稱為熱源。

3.2 潤滑與冷卻

車橋在使用過程中橋包內(nèi)加注了一定量的齒輪油，冷卻方式有兩種:

第一種是通過被動(dòng)錐齒輪飛濺潤滑，齒輪油在減速器殼與軸承座的油道中流動(dòng)將各部件產(chǎn)生的熱量帶走;

第二種是通過汽車在行駛過程中空氣的流動(dòng)將熱量帶走，即風(fēng)冷。

當(dāng)車橋在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的熱量不能夠及時(shí)散去，將造成熱量的積累，導(dǎo)致溫度上升。

4 主減速器在裝配過程中影響溫升的因素

(1)主動(dòng)錐齒輪軸承預(yù)緊力的調(diào)整。

(2)主被動(dòng)錐齒輪齒測間隙的調(diào)整、齒面嚙合印跡的調(diào)整。

(3)差速器內(nèi)行星齒輪與半軸齒輪間隙的調(diào)整。

(4)差速器軸承預(yù)緊力的調(diào)整。

(5)零部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不得有干涉，轉(zhuǎn)動(dòng)困難等問題。

(6)潤滑油的選擇與加油量的控制。

(7)零部件質(zhì)量的控制。

5 裝配方法及原因分析

5.1 軸承預(yù)緊力調(diào)整

主動(dòng)錐齒輪與差速器都是通過圓錐滾子軸承分別固定在軸承座與減速器殼內(nèi)，圓錐滾子軸承可承受軸向和徑向復(fù)合載荷。由于圓錐滾子軸承滾子為線接觸，可以降低接觸應(yīng)力，通過軸承游隙的調(diào)整可以提高系統(tǒng)的剛性。

裝配主減速器時(shí)，圓錐滾子軸承應(yīng)有一定的裝配預(yù)緊度［1］，即在消除軸承間隙的基礎(chǔ)上，再給予一定的壓緊力。其目的是為了減小在錐齒輪傳動(dòng)過程中產(chǎn)生的軸向力所引起的齒輪軸的軸向位移，以提高軸的支承剛度，保證錐齒輪副的正常嚙合。但也不能過緊，若過緊則傳動(dòng)效率低，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中將產(chǎn)生大量熱量，且加速軸承磨損。

5.1.1 主動(dòng)輪軸承預(yù)緊力調(diào)整

為調(diào)整圓錐滾子軸承3和6的預(yù)緊度，在兩軸承內(nèi)座圈之間的隔離套的一端裝有一組厚度不同的調(diào)整墊片4，如圖3所示。如發(fā)現(xiàn)過緊則增加墊片4的總厚度;反之，減小墊片的總厚度。

5.1.2 差速器預(yù)緊力調(diào)整

差速器軸承預(yù)緊力則是通過擰緊和松退兩端的調(diào)整螺母(如圖1中的配件13)來實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力及齒側(cè)間隙的調(diào)整。主減速器的定位則是通過橋殼上2個(gè)定位銷孔來實(shí)現(xiàn)的，圖4中兩顆定位銷的間距隨著差速器軸承預(yù)緊力的變大而變大。在裝配過程中控制2個(gè)銷孔的最小間距與調(diào)整后的漲量，間距最小值為245.02 mm，漲量的最大值為齒背一側(cè)為0.05 mm。

5.2 齒側(cè)間隙的調(diào)整

齒側(cè)間隙的調(diào)整是主減速器裝配過程中的重要控制工步，錐齒輪副在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中摩擦將產(chǎn)生熱量，如果間隙過小，齒輪膨脹后會(huì)造成溫度升高，潤滑不良，早期磨損，嚴(yán)重者會(huì)造成“卡死”;間隙過大容易造成起動(dòng)過程中打齒，傳動(dòng)效率低下，因此在裝配過程中100%用百分表調(diào)整齒側(cè)面間隙。

5.3 潤滑油的選擇與加油量控制

驅(qū)動(dòng)橋受的載荷較大，主被動(dòng)錐齒輪和它的軸承需要良好的潤滑，否則極易引起早期磨損。差速器軸承及內(nèi)部行星齒輪、半軸齒輪可以部分浸泡在潤滑油中進(jìn)行潤滑，主被動(dòng)錐齒輪則在旋轉(zhuǎn)過程中靠飛濺潤滑實(shí)現(xiàn)降溫，軸承座的前軸承［2］，該軸承距離油面很遠(yuǎn)，不能靠飛濺潤滑，只能通過錐軸承的泵油作用實(shí)現(xiàn)軸承的潤滑。因此要保證主減速器總成各運(yùn)轉(zhuǎn)部件的潤滑必須保證加油量符合要求，油道通暢，大小符合設(shè)計(jì)要求，否則將由于軸承、齒輪等潤滑不良引起溫度升高。

6 改進(jìn)措施

6.1 主動(dòng)錐齒輪預(yù)緊力的控制措施

主動(dòng)錐齒輪預(yù)緊力的調(diào)整過程中通過選墊機(jī)對軸承座內(nèi)調(diào)整墊片厚度進(jìn)行選擇，保證了合適的軸承游隙，通過自動(dòng)擰緊機(jī)來精確控制法蘭盤螺母的擰緊力矩，對每個(gè)軸承座的預(yù)緊力進(jìn)行檢測，保證符合工藝要求。

6.2 差速器預(yù)緊力的控制措施

差速器預(yù)緊力的調(diào)整過程中通過用百分表檢測被動(dòng)錐齒輪齒背一側(cè)銷子的漲量來控制調(diào)整差速器軸承的預(yù)緊力，調(diào)整過程中將漲量控制為0.05 mm。

6.3 齒側(cè)間隙的控制措施

在裝配過程中用百分表檢測連續(xù)三個(gè)齒的齒測間隙，間隙控制在0.25～0.40 mm，并將齒側(cè)最大變動(dòng)量參數(shù)控制在0.10 mm內(nèi)，此方法保證了對主被動(dòng)齒輪齒側(cè)間隙的控制。

6.4 差速器內(nèi)行星齒輪與半軸齒輪間隙的控制措施

差速器裝配過程中對行星齒輪、半軸齒輪、墊片的裝配過程中涂抹防卡滯劑，裝配完成后通過檢具旋轉(zhuǎn)半軸齒輪，檢測差速器內(nèi)部齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，保證了各部件的轉(zhuǎn)動(dòng)順暢。

6.5 潤滑油的選擇與加油量的控制

通過反復(fù)的對比試驗(yàn)，得出結(jié)論:車橋的溫升與油品的型號(hào)、品質(zhì)有著必然的聯(lián)系，在車橋的使用過程中加油量的多少也嚴(yán)重影響了車橋的散熱、溫升與傳動(dòng)效率。因此，通過試驗(yàn)，公司對鑄造橋的油品進(jìn)行了指定，對加油量進(jìn)行明確，并將此參數(shù)納入產(chǎn)品使用手冊，保證了用戶對油品的使用。

6.6 零部件精度控制

各零部件供應(yīng)商通過對關(guān)鍵零部件、關(guān)鍵尺寸進(jìn)行過程控制(如主減速器殼軸承孔尺寸、橋殼定位銷孔、軸承座軸承孔安裝距、同軸度等)，提高了過程能力，保證了關(guān)鍵部件的精度要求。

7 控制措施有效性驗(yàn)證

通過部分工藝參數(shù)的調(diào)整，通過擰緊機(jī)、選墊機(jī)等保證工藝參數(shù)，裝配過程的控制，零部件關(guān)鍵尺寸及形位公差的控制，用戶使用過程中加油量的明確等有效控制了曼鑄造橋主減溫升，主減速器試驗(yàn)數(shù)據(jù)控制在120℃以內(nèi)，從售后服務(wù)反饋的信息來看主減速器溫升故障明顯減少，溫升得到了有效控制。

【1】劉惟信．汽車設(shè)計(jì)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2001:119－120．

【2】孫明海．車橋軸承數(shù)字裝配技術(shù)［J］．現(xiàn)代零部件，2010(10):39－40．