一種多擋后置變速箱取力器故障分析

孫 洋

（中國重汽大同齒輪有限公司， 山西 大同 037000）

引言

多擋變速箱的后置取力器匹配主機廠，市場反饋故障頻次較高，經現場確認取力器故障主要典型形態為：取力器殼體開裂、取力器油封漏油。市場服務初步檢查沒有找到根本原因，只是對應對破損零件進行更換，更換后沒有問題，故障得到解決。為了徹底解決該故障，通過故障再現、理論計算分析及有限元計算，找到故障的根本原因，并且采取相應的措施，解決對應故障。

1 取力器的作用

取力器是裝在變速箱外側的附加裝置（水泥攪拌車的取力器是在離合器外殼上），它從變速箱的某桿齒輪獲取動力。這個動力的接通或斷開是通過駕駛室內的一個電磁閥來控制的。由取力器帶動高壓油泵供自卸車，帶動水泵供消防車，帶動壓縮機供制冷車，帶動液壓馬達旋轉攪拌罐[1]。

2 取力器故障的理論分析

2.1 取力器殼體開裂

取力器與變速箱的連接為懸掛結構，取力器前殼（見圖1）與變速箱后殼通過四條螺栓連接（見圖2），一臺取力器的質量為15 kg左右，取力器的輸出法蘭盤連接整車輸出軸，為整車取力[2]。由于整車取力傳動軸工作時使取力器產生振動，長期使用對取力器前殼產生的力很大，勢必發生疲勞裂紋（見圖3），這就要求取力器能夠有足夠的強度，不能夠有鑄造砂眼及裂紋。通過返回故障零件的前殼裂紋分析查看，取力器前殼與變速箱接觸結合面同取力器回油管凸臺面有個臺階差，開裂的位置多發生在此位置，針對前殼開裂進行有限元分析，從應力云圖（見圖4）上看出，計算結果取力器前殼體回油孔凸臺面受力較大與實際發生開裂的位置吻合。

圖1 取力器前殼零件圖

圖2 取力器前殼的固定示意圖

圖3 取力器前殼開裂位置

圖4 改進前殼體的有限元分析應力云圖

2.2 取力器油封漏油

取力器油封安裝在取力器法蘭與輸出軸端蓋之前（見圖5），給取力器整體起到密封保護作用。通過對返回故障件進行拆解分析及故障再現，發現：現使用的取力器現使用的氣密檢查儀可靠性差；輸出凸緣與油封唇口結合處粗糙度Ra0.4 μm沒達到，使油封早期磨損；原設計對油封無防塵裝置，易進灰塵影響油封壽命。

圖5 油封的安裝位置及油封無防塵罩狀態

3 取力器的優化

經過理論分析及故障再現，確定故障并進行優化。

1）采用加強的前殼體。前殼體厚度由6mm變成8mm，取力器前殼采用一體式結構前殼消除臺階差，加強改進后的前殼體有限元分析應力下降。

2）對總成100%采用密封加壓0.025～0.03 MPa浸泡式氣密性檢查，確保檢測可靠性。抽查取力器氣密性，確認油封良好密封。購置自動拋光機，對凸緣上油封部位進行拋光處理，確保該部位達到Ra0.4以上。對油封增加防塵裝置。檢查油封壓裝過程，確保油封壓裝垂直，壓裝過程不損傷油封刃口。取力器放油螺塞增加磁鐵，防止取力器工作過程中產生的鐵屑損壞油封。

4 取力器優化的驗證及效果

對優化后的取力器進行臺架試驗，完成疲勞試驗，并且經過道路試驗，改進新狀態取力器后一段時間，通過對市場故障模式分析及跟蹤，取力器殼體開裂及取力器油封漏油故障得到了改進，效果顯著。

5 結語

通過對故障取力器進行拆解以及對故障模式的分析，確認故障形態，將故障箱在臺架模擬整車故障的工況，進行故障再現，再進行理論分析及有限元分析，得出引起取力器殼體開裂及油封漏油的原因，采取了改進措施，解決了取力器的故障，降低故障索賠為企業帶來效益，同時為今后的設計提供依據及參考。