分動器潤滑改進方案研究

陳振華，李強，屠振池

(泰安航天特種車有限公司，山東泰安 271000)

0 引言

G253型分動器由輸入軸、中間軸、輸出軸、高低擋齒輪、取力器、換擋系統、殼體、潤滑系統等部分組成。分動器在取力過程中，由于齒輪泵出現吸空潤滑不足，導致輸入軸與高低擋齒輪燒蝕抱死。本文作者對分動器潤滑油路[1]進行了拆解分析，得出齒輪泵吸空的根本原因，并提出了改進方案，避免分動器燒蝕問題的發生。

1 分動器潤滑原理

分動器[2]作用是將變速器輸出的動力分配到各驅動橋，通過取力器給上裝提供動力。分動器由輸入軸、中間軸、輸出軸、高低擋齒輪、取力器、換擋系統、殼體、潤滑系統等部分組成。分動器取力時通過電磁閥通電，控制壓縮空氣進入到取力器操縱氣缸，推動撥叉運動，撥叉帶動取力器滑套與輸入軸末端的端面齒輪接合，將動力傳遞給取力器輸出軸。

潤滑原理示意如圖1所示。

圖1 潤滑原理示意

分動器在駐車狀態取力，分動器處于空擋位置，取力器結合，輸入軸轉動并帶動取力器輸出軸一起運轉，動力輸出，高、低擋齒輪均處于靜止狀態。分動器取力時，分動器輸入軸轉動，帶動齒輪泵工作，潤滑油從油池經油道進入潤滑部位，給分動器上部零部件提供潤滑油。如圖1所示，限壓閥上部與油泵出油口及高壓油道相通；下部與油泵吸油口相通，油泵工作時，吸油管內會形成負壓，油泵將油池中的油吸入并輸送到潤滑部位。

2 問題分析

分動器駐車狀態取力時，取力輸出軸突然停止轉動，發動機熄火，經拆解檢查，分動器低擋齒輪與輸入軸燒蝕抱死，低擋齒輪端的軸承磨損嚴重，故障現象如圖2所示。

圖2 分動器低擋軸承燒蝕情況

經拆解檢查，造成該問題的原因可能有以下方面：

(1)潤滑油道堵塞

潤滑系統中，輸入軸的中間部位是中空的作為主油道，在裝配軸承、高低擋齒輪的徑向位置開有直徑為5 mm的油道。通氣檢查輸入軸主油道通暢，觀察油道內無異物，油道未堵塞，故潤滑油道堵塞可以排除。

(2)齒輪泵故障

分動器在駐車狀態取力時，輸入軸和齒輪、軸承的潤滑依靠齒輪泵供油潤滑。當齒輪泵出現故障時，運動摩擦面會因潤滑不足而磨損。通過拆解發現齒輪泵殼體螺栓無松動現象，殼體內部無異物，內嚙合擺線齒輪[3]自身潤滑良好無磨損痕跡，此因素可以排除。

(3)限壓閥失效

設計要求潤滑油路中的壓力高于0.05 MPa時限壓閥打開，將多余的油放回油底殼。如果限壓閥失效，齒輪泵的出油口與吸油口連通，齒輪泵出現吸空現象，系統中的壓力為零。為檢查限壓閥是否失效，設計測試壓力裝置(見圖3)，把壓力表裝在油路的測壓口處。將故障分動器的限壓閥裝到一臺取力正常的分動器內，連接測壓裝置，待分動器取力穩定工作后，查看壓力表的讀數為零，說明限壓閥失效，拆解限壓閥檢查發現，限壓閥鋼球上存在一多余物(1.7 mm×0.8 mm)(見圖4)，去除該多余物后，測試壓力正常。故限壓閥失效因素無法排除。

圖3 壓力測試裝置

圖4 分動器限壓閥鋼球上的多余物

(4)問題定位

經過以上分析造成分動器取力故障的根本原因是：分動器內限壓閥鋼球上存在多余物，造成該處密封不嚴，齒輪泵吸空，潤滑油無法進入高、低擋齒輪與輸入軸的接合面，導致燒蝕抱死。

3 機制分析

如圖1所示，限壓閥上部與油泵出油口及高壓油道相通；下部與油泵吸油口相通，油泵工作時，吸油口形成負壓，這樣才能使潤滑油泵正常供油。由于限壓閥鋼球上存在多余物，該處密封不嚴，造成限壓閥上下部貫通，吸油口無法形成負壓，油泵無法正常供油，高、低擋齒輪與輸入軸的接合面得不到潤滑，導致燒蝕抱死。

4 解決措施

分動器殼體結構復雜，合金鋼制件及油道較多，同時密封環節復雜，清洗工作比較困難；對于其多余物的控制工作無法進行。因此要解決該問題，需消除多余物對取力的影響，制定了以下改制方案，并進行了試驗驗證。如圖5所示，在分動器原測壓口處連接一三通接頭，其中一端為測壓口，另一端連接限壓閥，經過限壓閥再與分動器油底殼相連，同時去掉原限壓閥。

圖5 改制示意

由圖5可看出，分動器輸入軸轉動，帶動潤滑油泵工作，潤滑油從油池經低壓油道(圖5中垂直部分)經油泵進入需潤滑部位，當高壓油道的油壓超過0.05 MPa時，多余的潤滑油從圖5中改裝部分進入分動器箱體，直接回到油池，這樣即使有多余物進入限壓閥的鋼球導致失效，也不會使齒輪泵的高低壓腔連通，齒輪泵不會產生吸空現象。

5 試驗驗證

將原狀態分動器、改制后的分動器、改制后去掉限壓閥，直接連接內徑為6 mm(其流量等于限壓閥開啟最大時的流量)鋼管分動器的3種狀態分別裝在車輛上，接上壓力表，取力工作時，進行壓力和溫度測試。

測試結果統計見表1。

表1 測試結果統計

從測試數據可以確定，改制方案能夠滿足分動器潤滑和散熱要求。

6 結束語

根據制定的分動器潤滑油路改進措施，并進行實物驗證，最終證實該措施可以解決分動器取力時因油液中多余物導致限壓閥鋼球密封不嚴，齒輪泵吸空，潤滑油無法進入高、低擋齒輪與輸入軸的接合面，導致燒蝕抱死問題。