徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅動橋升級改造

郭海軍

（秦皇島港股份有限公司流動機械分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

徐工ZL50GV 型裝載機為5 t 級裝載機，具有整機穩定性好、操作輕便、動作平穩、工作效率高、安全可靠和性價比高等特點。該裝載機裝配濕式驅動橋，由于作業強度大、時間長、生產環境惡劣、制造工藝等因素，其可靠性直接影響港口流動機械的裝卸生產。

1 故障現象

徐工ZL50GV 型裝載機采用徐工自主研發設計的WA1180型濕式驅動橋。公司1 臺設備自投產使用后，該車型的濕式驅動橋故障頻發，先后出現輪邊減速器行星齒輪打齒、制動活塞漏油、差速器損壞、主減速錐齒輪嚴重磨損、制動片磨損等故障，如圖1 所示。2 年總計共8 次故障（表1），嚴重影響生產作業，增加維修量和維修成本。

表1 WA1180 型濕式驅動橋故障統計

圖1 徐工ZL50GV 型裝載機驅動橋故障現象

2 原因分析

首先，查詢該車型保養記錄，對比該車型保養技術規范，不存在失保漏保現象。其次，對駕駛該設備的操作者進行考察，均有操作培訓記錄，考試成績合格，調取設備操作記錄，未出現裝載機誤操作現象。最后，排除掉人為因素。經過技術人員研究與分析，故障原因主要如下。

（1）加工制作工藝因素。因行星齒輪架的硬度是最低的，耐磨性也相對較低。從受力分析上看，雖直齒輪僅受徑向力，沒有軸向力，但在實際生產作業過程中，在轉彎時差速器內的圓錐齒輪會產生軸向力。該軸向力通過摩擦力作用在輪邊減速器并傳遞到行星齒輪，使各個零件之間產生較大摩擦力，從而磨損行星齒輪架。由于加工過程中星齒輪架硬度和主減速差速器強度低等工藝缺陷，隨著磨損加劇，短期內間隙越來越大，就會發生打齒等故障現象。

（2）密封件因素。分析該裝載機車型濕式驅動橋輪邊減速器等重要部分和漏油時間間隔等因素，主要是其輪邊活塞及其密封件密封性能不可靠，導致密封性不夠，輪邊減速器高溫，內部構件損壞。由此可見，故障的發生是驅動橋本身結構設計與加工制造工藝的問題，經研究決定對徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅動橋進行升級改造，從源頭解決該車型驅動橋故障。

3 確定升級改造方案

針對故障現象及相關分析，決定主要采取以下方案升級徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅動橋。

（1）對WA1180 產品進行主減差速器齒輪件加工工藝優化，加強硬度。

（2）輪邊活塞、密封件進行相應尺寸及材料的優化，把原使用的星形式密封升級為使用特康密封件。

（3）行星齒輪軸向有間隙，導致軸向磨損，為減少兩者間摩擦，在行星齒輪和行星齒輪架之間設置墊片，改進前行星齒輪結構。

（4）在按要求（半年或1000 h）保養的同時，更換高規格的ZF 橋專用油。

通過以上措施，經過兩個月測試使用，未發生漏油現象，輪邊減速器磨損只發生在行星齒輪、墊片之間，且磨損量很小。止動墊片和行星齒輪架之間幾乎沒有發生磨損，很好解決了漏油和輪邊減速器磨損甚至損壞的故障難題，但使用過程中，制動片、差速器和主減速器的磨損依然比較嚴重。為徹底解決徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅動橋系列問題，決定更換原車配備的徐工自制濕式驅動橋，通過市場調查研究，濕式驅動橋在舒適性、安全性和后期維修保養等方面優于干式驅動橋，且改造成本較低。為此，決定依然選取濕式驅動橋，最后決定選取性能優異、產品成熟的德國ZF（采埃孚）濕式驅動橋。由于ZF 驅動橋與徐工自制驅動橋的前后車架固定方式、尺寸、制動壓力均不相同，因此項目組需要對前車架系統、后車架系統、驅動軸系統、制動系統進行相應改進，確保設備正常可靠使用，如圖2 所示。

圖2 徐工自制橋與ZF 橋安裝結構

4 升級改造ZF（采埃孚）濕式驅動橋主要方案

（1）前車架更改方案。步驟1：由于ZF 濕式驅動橋安裝螺栓沒有安裝位置，因此需要切除前車架左、右側板部分，這樣就可以安裝螺栓（圖3）。步驟2：按照ZF 濕式驅動橋安裝螺栓安裝位置，增加右吊耳板、支板和制動油管固定塊（圖4）。

圖3 切除前車架左、右側板部分

圖4 前車架部件安裝

（2）后車架更改方案。對于后車架系統，經過測量裝配尺寸，不需要改變安裝尺寸。由于后驅動橋尺寸改變，需要在后車架的兩塊筋板中間加裝限位墊塊，對后驅動橋位置進行限制（圖5）。

圖5 后車架安裝限位塊

（3）傳動系統。保證中間傳動軸不變，更換前傳動軸和后傳動軸。由于前后濕式驅動橋從原有徐工自制橋升級為ZF 濕式驅動橋，原有前傳動軸和后傳動軸無法安裝ZF 濕式驅動橋。為滿足要求，要重新設計傳動軸，中間傳動軸不變，對前后傳動軸鏈接盤按照ZF 濕式驅動橋連接盤尺寸進行改造。而且前傳動軸需要相應加長20 mm，后傳動軸同理，并對改造后的前、后傳動軸進行動平衡測試，以滿足傳動軸高速轉動要求。

（4）輪輞。由于ZF 橋單邊19 個輪胎安裝螺栓，而徐工濕式橋單邊15 個安裝螺栓，所以輪輞需要更換。

（5）制動系統。ZF 濕式驅動橋制動油壓標準值為4 MPa（40 bar），徐工自制濕式驅動橋制動油壓標準值為3.6 MPa（36 bar）。因此需要對制動油管進行重新設計，通過對標規范，重新選擇制動油管，以滿足制動油壓要求，如圖6 所示。

5 方案實施與效果

圖6 驅動橋制動油壓調整

圖7 實施效果

通過合理的方案制定，嚴格的控制實施過程，效果如圖7 所示。為更好驗證改進后ZF 濕式驅動橋的制動效果，根據關于裝載機濕式驅動橋制動性能的技術測試要求，當行駛速度達到20 km/h 時，用規定的操作力踩下制動踏板，制動距離小于5 m（圖8）。重復3 次，經過測量，分別是3.72 m、3.82 m、3.91 m，平均制動距離為3.82 m，小于要求的5 m，因此改造后的驅動橋能滿足設備制動要求（圖9）。

圖8 制動性能測試

圖9 ZF 濕式驅動橋改造整體

該徐工ZL50GV型裝載機驅動橋經過5 個月滿負荷作業，改造后的裝載機ZF 濕式驅動橋未發生任何問題，效果良好。本次升級改造達到了預期目的，消除驅動橋的故障隱患，提高工作效率，增強了設備運行的穩定性、安全性，極大減少了維修工時和成本，為國產裝載機驅動橋通用性研究和發展提供了實踐經驗。