504型拖拉機離合器主摩擦片花鍵盤轂脫落原因分析與改進措施

琚孟隆　李風姣　琚東升

摘 要：通過對離合器主摩擦片花鍵盤轂脫落故障件進行檢查，發現從動盤孔周向延伸大于1 mm范圍成橢圓形，盤轂孔與鉚釘密實無間隙，鉚釘斷口均勻一致;經過對從動盤鉚釘孔內徑、盤轂鉚釘孔內徑、鉚釘直徑進行測量，從動盤與鉚釘間隙為0.45 mm，盤轂與鉚釘間隙為0.45～0.85 mm，使鉚釘與鉚壓后的兩個零件存在超過0.15 mm甚至更大的間隙，間隙大是造成鉚釘斷裂，主摩擦片花鍵盤轂脫落的主要原因，文中對提高拖拉機可靠性提出了一些改進建議。

關鍵詞：拖拉機;離合器;摩擦片;花鍵盤轂;鉚釘

中圖分類號：S219.6文獻標識碼：A開放科學（資源服務）標識碼

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.009Open Science Identity（OSID）

0 引言

在對35臺504拖拉機的跟蹤調研中，通過對故障情況匯總與分析，得到了504拖拉機各系統的平均年故障率為234.3%，離合器系統故障率為20.0%，其中離合器系統故障中有3臺次主摩擦片花鍵盤轂脫落的故障。針對這一故障狀況，為了進一步分析離合器主摩擦片花鍵盤轂脫落的故障原因，降低故障率，我們對故障件進行了檢查、檢測，對檢測數據進行了分析計算，并在此基礎上完成了失效分析，提出改進措施，并進行了市場驗證，有效解決了504型拖拉機離合器主摩擦片花鍵盤轂脫落的故障。

1 故障實況

河北地區一臺504型拖拉機配套打捆機作業，使用約100 h左右發生拖拉機掛擋不行走的故障，經檢查發現離合器主摩擦片花鍵盤轂脫落，脫落原因為盤轂與從動盤連接的8顆鉚釘全部剪斷。不久，又有兩臺504型拖拉機帶旋耕機作業時，離合器也出現了同樣的故障，工作時間約為120 h左右，經對故障件對比，故障模式相同，故障件照片如圖：

2 故障分析

2.1 故障初步原因分析

從外觀看能直觀的反映出斷裂成因，該從動盤為無減振器結構，扭轉過程所加傳動載荷全部旋加于鉚釘并傳遞到花鍵，由于故障件從動盤鉚釘孔有比較明顯的沿旋轉方向拉長及橢圓變形現象，說明使用中存在鉚釘和從動盤孔松動的過程，由于逐步松動形成鉚釘與從動盤孔的沖擊，鉚釘形成斷面剪切而從動盤孔拉伸變長，在松動后相對沖擊轉角達到一定程度（如舊件有1～2 mm的單向間隙），由于鉚釘硬度明顯低于從動盤硬度，即在鉚接處鉚釘端面連接面積減少到之前的1/2～1/3后無法承載轉矩形成斷裂剎頭，造成盤轂脫落，總成失效。

2.2 測量鉚釘、鉚釘孔直徑并進行計算分析

經過對斷裂件查看及對產品零件的測量，發現產品零件的間隙較大，零件測量情況如下：

（1）測量從動盤各孔徑為6.31～6.36 mm。

（2）測量鉚釘直徑為5.91 mm。

（3）測量花鍵盤轂剪切面各孔直徑：入口6.36～6.40 mm。

（4）測量花鍵盤轂鉚接面各孔直徑：出口6.61～6.77 mm。

（5）鉚釘、盤轂、從動盤設計及實測尺寸對比如下表所示：

3 失效分析

（1）從使用周期和鉚釘斷口、從動盤鉚釘孔呈橢圓形受到鉚釘沖擊剪切結果分析，鉚釘強度是合格的，如果個別鉚釘有缺陷會提前斷裂造成異響、失效及無法換擋等問題，其他鉚釘仍然會處于鉚合狀態，會有不同的斷口模式。

（2）剪切面位置是從動盤與盤轂貼合面，鉚釘頭部完好說明鉚接尺寸和強度是可靠的，鉚壓沒有問題。

（3）從測量數據看，比較明顯的是零件配合尺寸間隙較大，從動盤與鉚釘間隙為0.40～0.46 mm，盤轂與鉚釘間隙為0.45～0.85 mm，而鉚壓后鉚釘變形有限（一般在0.2～0.3 mm）無法完全填充間隙，使鉚釘與鉚壓后的兩個零件存在0.10～0.66 mm的間隙，該間隙在承載過程中受力進一步擴大直至從動盤受鉚釘沖擊磨損變成橢圓形，到一定程度時鉚釘端面也已磨損到其直徑方向約1/3左右時發生斷裂分離造成盤轂脫落。

（4）根據上述分析，可以排除鉚釘強度和鉚壓造成的失效;上述分析說明，鉚釘與鉚釘孔配合間隙大應是造成從動盤剪切失效的根本原因。

4 改進措施

4.1 臨時改進措施

定制尺寸為6.30-0.10 mm鉚釘，以最大化消除裝配間隙，并做疲勞實驗驗證。

4.2 設計制造改進措施

（1）整體控制鉚釘和從動盤、盤轂裝配間隙小于0.3 mm;更改鉚釘尺寸為6.00-0.10 mm，從動盤鉚釘孔徑為6.1+0.100 mm，盤轂鉚釘孔徑為6.1+0.100 mm，盤轂沖孔模采用半精沖工藝，凹模凸模間隙減小，零件沖壓喇叭口控制在0.25 mm內。

（2）將承載用鉚釘直徑加大到8 mm，增強整體強度，更好防止在特殊惡劣工況下零件的破壞發生。

5 跟蹤驗證

改進后，經過一個作業季節的使用跟蹤，市場上未再出現改進后504型拖拉機離合器摩擦片花鍵盤轂脫落的故障。

市場跟蹤驗證情況說明：

（1）鉚釘與鉚釘孔配合間隙大是離合器主摩擦片花鍵盤轂脫落的根本原因。

（2）嚴格控制鉚釘與鉚釘孔配合間隙，增加鉚釘直徑，是解決504型拖拉機離合器摩擦片花鍵盤轂脫落故障的有效措施。

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