維美德191拖拉機動力輸出軸的國產化替代可行性研究

王軍

摘要：針對維美德191拖拉機動力輸出軸頻繁斷裂的情況，為節約維修換件成本，進行國產化替代件的可行性研究工作。

關鍵詞：輸出軸測繪；工裝夾具；替代件；材質；對比分析

中圖分類號：S2328文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.006

0引言

隨著我國綜合國力的大幅提升，國民經濟得到顯著增強，國家對三農方面的扶持力度也空前加大，進而持續推動了我國農業現代化建設進程的步伐，其中農機作業型式的現代化建設具有最為直觀的體現。

黑龍江是農業大省，農業生產用地多，農機作業面積大、任務重，進口大馬力拖拉機的保有量十分巨大。從歐美進口的大馬力拖拉機的性價比較高，老百姓十分認可，唯一讓農戶忌憚的是其日常維修、保養、換件成本太過昂貴，致使農機戶的作業和使用成本提高很多，在影響農戶收益的同時也限制了這些進口拖拉機的使用頻次。為加快推動我省農業現代化產業進程，提高這些進口大馬力拖拉機的使用效能，對其常用易損配件進行國產化研究已十分必要。

目前，這些進口大馬力拖拉機最常用的易損配件主要是保養用配件、動力輸出軸配件、傳動皮帶配件和旋轉軸承配件四個種類，且所有這些常用易損配件還未真正實現國產化替代，農機用戶還是以原廠配件為主進行更換。

為此，我單位專項課題組特針對芬蘭維美德191拖拉機的動力輸出軸進行了國產化替代方面的可行性研究，現就研究情況進行論述。

1原件檢測分析結果

11原件測繪圖

動力輸出軸原件經細致測繪后成圖，見圖1。

1.2原件的檢測報告

原件的檢測報告如下：

（1）原廠件實物照片見圖2；

（2）原件材質化學成分分析結果見圖3；

（3）原件表面金相組織照片見圖4；

（4）原件芯部金相組織照片見圖5；

（5）原件檢測結果見圖6。

2改進試件試驗情況

21改進試件設計圖

動力輸出軸試制樣件經改進設計后成圖，見圖7。

22扭斷試驗工裝夾具設計圖

扭斷試驗用工裝夾具經與濟南中創工業測試系統有限公司對接并嚴格按照芬蘭維美德191拖拉機動力輸出軸的實際使用情形進行設計，設計完成的工裝夾具圖紙如下：

（1）動力輸出軸六鍵扭轉套設計后成圖，見圖8。

（2）動力輸出軸通用扭轉連接套、軸向定位銷軸設計后成圖，分別見圖9、圖10。

23試制樣件的選材

試制樣件的材料選用高強度42CrMo合金結構鋼，選材與原件一致，其材質的化學成分與原件對比結果見表1。

24試制樣件的加工工藝及熱處理工藝

241試制樣件1

動力輸出軸試制樣件1的加工工藝及熱處理工藝簡述如下：

（1）原材料選用60～65 mm的高強度42CrMo合金結構鋼棒料進行粗車加工。

（2）粗車加工后的軸體進行整體調質處理，淬火加熱時間為1.5 h，淬火溫度為850 ℃，之后進行油冷至230 ℃；再進行高溫回火處理，溫度為560 ℃，時間為25～3 h；高溫回火后，進行常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到270～280 HBS。

（3）精車加工，除軸體頭部的密牙花鍵部分外，其余全部加工成形，為便于樣件加工，頭部密牙花鍵部分改成方形，暫不影響試制和測試。

（4）軸體機械加工完成后，六齒花鍵部分表面中頻淬火處理，淬火溫度為850 ℃，然后用常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到53～57 HRC。

（5）軸體進行人工48 h時效處理，溫度為200 ℃，去除表面應力。

（6）試制的動力輸出軸樣件1加工完成。

242試制樣件2

動力輸出軸試制樣件2的加工工藝及熱處理工藝簡述如下：

（1）原材料選用60～65 mm的高強度42CrMo合金結構鋼棒料進行粗車加工。

（2）粗車加工后的軸體進行整體調質處理，淬火加熱時間為1.5 h，淬火溫度為850 ℃，之后進行油冷至230 ℃；再進行高溫回火處理，溫度為560 ℃，時間為2.5～3 h；高溫回火后，進行常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到270～280 HBS。

（3）精車加工，除軸體頭部的密牙花鍵部分外，其余全部加工成形，為便于樣件加工，頭部密牙花鍵部分改成方形，暫不影響試制和測試。

（4）軸體機械加工完成后，整體淬火處理，淬火時間1.5 h，淬火溫度為850 ℃，然后用常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到53～57 HRC。

（5）軸體進行人工48 h時效處理，溫度為200 ℃，去除表面應力。

（6）試制的動力輸出軸樣件2加工完成。

3試制樣件與原件對比結果

（1）動力輸出軸試制樣件與原件的表面硬度及淬硬層深度對比情況見表2。

（2）動力輸出軸試制樣件與原件的扭斷抗力對比試驗報告情況見表3。

4初步結論

（1）在完成的抗扭測試條件下，試制樣件1不能滿足設計要求。

（2）在完成的抗扭測試條件下，試制樣件2能滿足設計要求，即試制樣件2的選材、加工工藝、熱處理工藝可滿足設計替代要求，但還需進一步完善，使之與原件的抗扭力矩最為接近為佳。

5下一步深入方案說明

（1）以動力輸出軸試制樣件2為準，再加工2批樣件。

（2）精細調整最后一步的熱處理工藝，使樣件的抗扭強度與原件基本接近，偏差爭取控制在±3%以內。

（3）達標后的樣件與原件進行疲勞強度對比測試，為最終國產化替代方案的可行性提供理論依據。

（4）盡快實現該規格動力輸出軸的國產化替代可行性技術方案。

綜上所述，該動力輸出軸在能有效形成成熟的加工工藝及熱處理工藝，且在疲勞強度滿足設計及使用要求的前提下，完全可以實現國產化替代生產。國產化生產后該易損件的供貨期及時，價格下降很多，能有效保障該型進口拖拉機的作業效能和換件費用，社會效益和經濟效益十分顯著。endprint