YJH315型液力變矩器同軸度控制分析及思考

蒲統(tǒng)一 何家亮 鄧全柱

摘要：YJH315型液力變矩器廣泛應(yīng)用于ZL30裝載機(jī)和CPCD35液力叉車等工程車輛中，其同軸度精度直接影響著傳動系統(tǒng)的使用壽命和可靠性。針對YJH315型液力變矩器，分析了其在生產(chǎn)過程中同軸度誤差的產(chǎn)生原因及其控制方法，認(rèn)為泵輪和前罩工件狀態(tài)、總成焊機(jī)機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)、泵輪和前罩的結(jié)構(gòu)是影響變矩器同舟度的三個主要因素，為改進(jìn)工藝和降低成本提供參考，同時提出可從突破高精度裝配技術(shù)、高精度成型技術(shù)及高精度的機(jī)床控制技術(shù)三個方面保證變矩器同軸精度。

Abstract： YJH315 hydraulic torque converter is widely used in ZL30 loader， cpcd35 hydraulic forklift and other engineering vehicles. Its coaxiality accuracy affects the service life and reliability of the transmission system directly. Aiming at yjh315 hydraulic torque converter， this paper analyzes the causes of coaxiality error and its control methods in the production process. It is considered that the state of pump wheel and front cover workpiece， mechanical system state of assembly welding machine， structure of pump wheel and front cover are the three main factors affecting the coaxiality of torque converter and provides reference for improving process and reducing cost. At the same time， puts forward the breakthrough of high-precision assembly technology， high precision forming technology， high precision machine control technology ensure the coaxial accuracy of torque converter.

關(guān)鍵詞：變矩器;液力叉車;同軸度;控制工程;高精度技術(shù)

Key words： torque converter;hydraulic forklift;coaxiality;control engineering;high precision technology

中圖分類號：TH1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0046-02

0? 引言

YJH315液力變矩器在傳動系統(tǒng)中是發(fā)動機(jī)連接變速箱的中間紐帶。YJH315型液力變矩器主要由前罩、渦輪、導(dǎo)輪和泵輪等幾大部件組成，而彈性板通過螺栓固定在前罩上，所以該型液力變矩器的整體空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，同軸度精度要求很高。若同軸度超差，將使得彈性板的螺栓孔周圍受到交變應(yīng)力的作用，加速彈性板的疲勞失效，降低使用壽命，更嚴(yán)重的將造成彈性板撕裂乃至整個傳動系統(tǒng)失效，如何控制和保證同軸度的加工精度是YJH315液力變矩器制造過程中的一個重要問題。目前針對液力變矩器的研究主要集中在計算動力學(xué)及其仿真與實驗研究上[1-3]。吳光強(qiáng)[4]等為了提高液力變矩器改型設(shè)計效率，通過變矩器流道三維流場仿真計算，并與試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，研究結(jié)果為液力變矩器的優(yōu)化設(shè)計提供了參考。劉安然[5]等基于計算流體力學(xué)CFD方法對某雙渦輪液力變矩器的泵輪葉片進(jìn)行了仿真研究，論述了泵輪短葉片對改善變矩器流場有幫助，有利于系統(tǒng)性能的提升，認(rèn)為將長短葉片泵輪用于雙渦輪液力變矩器具有一定的理論和工程價值。潘文宏[6]為解決液力變矩器葉片滾鉚機(jī)的主軸單元進(jìn)給和自動上下料動作要求，對某滾鉚機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計，大大提高了液力變矩器的制造效率。

分析可知，目前對液力變矩器同軸度控制分析及研究較少，而液力變矩器同軸度對其適用性能具有作用，因此急需對液力變矩器同軸度控制進(jìn)行研究。本文以YJH315型液力變矩器為研究對象，對其同軸度控制進(jìn)行分析和研究，并提出幾點思考。

1? YJH315型液力變矩器同軸度的影響要素

如圖 1所示。YJH315型液力變矩器在理想狀態(tài)下焊接總成環(huán)焊后泵輪分動齒輪內(nèi)孔？覫d1與前罩凸軸外圓？覫d2的同軸度為零，但由于各種不穩(wěn)定因素的影響，焊接后兩圓心總會存在一個不穩(wěn)定的同心對中誤差，即變矩器焊接總成存在一個不穩(wěn)定同軸度的誤差，而YJH315型液力變矩器同軸度的誤差控制是一種綜合型控制，且影響其同軸度誤差的因素有很多，如泵輪和前罩工件狀態(tài)的影響、總成焊機(jī)機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)的影響、泵輪和前罩的結(jié)構(gòu)對同軸度的影響等。

泵輪和前罩工件狀態(tài)的影響主要是指泵輪內(nèi)孔？覫d1的不圓度與前罩凸軸？覫d2的不圓度，泵輪內(nèi)孔？覫d1與泵輪軸中心軸線不垂直度，前罩凸軸？覫d2與前罩中心軸線的不垂直度都可影響到變矩器總成的同軸度;？覫D1和？覫D2的大小則決定了嵌入處的間隙大小，間接影響了變矩器的同軸度。其中泵輪內(nèi)孔？覫d1的不圓度與前罩凸軸？覫d2的不圓度是影響變矩器同軸度的直接影響因素。

總成焊機(jī)機(jī)械系統(tǒng)狀態(tài)的影響是指變矩器總成裝配焊接采用專用焊機(jī)，機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由機(jī)架、渦輪升降機(jī)構(gòu)、上下轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、焊槍調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)等組成。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動形式以及YJH315型液力變矩器總成的夾緊方式如圖2所示。

該級機(jī)構(gòu)必須考慮上卡爪與渦輪升降機(jī)構(gòu)的配合精度，上、下卡爪的夾緊同心精度及重復(fù)夾緊同心精度，一般要求渦輪升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計同軸精度為0.01mm內(nèi)，兩卡爪夾緊同心精度為0.05mm內(nèi)。

泵輪和前罩的結(jié)構(gòu)對同軸度的影響是指總成環(huán)縫封焊時，焊點處金屬受熱膨脹，在焊縫快速冷卻后，工件將沿膨脹方向產(chǎn)生一定的收縮，產(chǎn)生彈性變形。變形的大小和方向則取決于泵輪殼、前罩殼的壁厚Δ1、Δ2和焊接作用力臂L1、L2以及它們的配合形式。在整機(jī)環(huán)焊時，需使四把焊槍同時工作，以保證焊縫膨脹收縮對稱;焊機(jī)應(yīng)設(shè)有未起弧或者起弧后斷弧時報警功能，有效保證對稱焊接。

2? YJH315型液力變矩器同軸度控制的分析

2.1 誤差原理

運(yùn)用焊接結(jié)構(gòu)件公差制造法，把復(fù)雜的焊接總成看成一個主系統(tǒng)，對載荷特點、運(yùn)用材料、技術(shù)要求和現(xiàn)有的加工工藝等進(jìn)行綜合分析，然后將整個系統(tǒng)劃分為變形方向明確，變形比較容易控制和焊接內(nèi)應(yīng)力不會對整個系統(tǒng)造成較大危害的子系統(tǒng)——預(yù)制零部件，并根據(jù)公差制造法的要求規(guī)劃出各零部件的加工要點和公差帶。

將各原始誤差均用均方根偏差來表示，可得目標(biāo)同心均方根偏差：

式中，Ax0、Ax0、Ax0為原始要素的誤差傳遞系數(shù)，σx0為工件結(jié)構(gòu)要素影響的同心均方根偏差，σy0機(jī)械系統(tǒng)要素影響的同心均方根偏差，σz0焊接要素影響的同心均方根偏差。

以本公司生產(chǎn)的YJH315型液力變矩器為實驗對象進(jìn)行整機(jī)封焊實驗，選擇引弧時間、收弧時間、夾具旋轉(zhuǎn)速度為焊接參數(shù)，測量變矩器同軸度如表 1所示，可得正常焊接的YJH315型液力變矩器焊接總成同軸度的誤差是0.051mm，達(dá)到了設(shè)計要求。

2.2 液力變矩器同軸度控制的思考

液力變矩器同軸度控制是一項復(fù)雜的系統(tǒng)控制工程，其中包括了機(jī)械、電子等多方面的內(nèi)容，因此如何提高和保證變矩器同軸精度是一項重要的研究內(nèi)容。針對本公司對液力變矩器的生產(chǎn)制造經(jīng)驗，可從突破高精度裝配技術(shù)、高精度成型技術(shù)及高精度的機(jī)床控制技術(shù)三個方面保證變矩器同軸精度要求。高精度裝配技術(shù)是對生產(chǎn)制造變矩器的機(jī)械部分進(jìn)行高精度裝配，并配備高精度的機(jī)床控制系統(tǒng)加以控制，通過高精度成型執(zhí)行器將變矩器加工到滿足要求的同軸度。

3? 結(jié)束語

簡述了本公司YJH315型液力變矩器產(chǎn)品的基本結(jié)構(gòu)和同軸度精度要求，對其生產(chǎn)過程中同軸度的影響因素及其控制方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并進(jìn)行了理論計算，表明當(dāng)前制程能有效保證技術(shù)要求，提出了三點保證變矩器同軸精度要求的方法，為液力變矩器提高工藝水平和降低加工成本提供方向和參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁哲，劉春寶，岳利維，等.液力變矩器仿生葉片壓降性能試驗[J].延邊大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2020，46（04）：371-374.

[2]吳光強(qiáng)，陳潔.乘用車液力變矩器優(yōu)化設(shè)計研究綜述[J].汽車工程，2020，42（08）：1090-1096，1123.

[3]Ganji M， Bigdeli M， Azizian D.A Modified Transient Current Limiter to Mitigate Energization Inrush Current in Wind Turbine Transformers[J].Journal of Control， Automation and Electrical Systems， 2020，31（prepublish）.

[4]吳光強(qiáng)，陳潔.基于計算流體力學(xué)的循環(huán)圓設(shè)計參數(shù)對液力變矩器的性能影響預(yù)測[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2020，48（07）：1040-1048.

[5]劉安然，李延頻，石祥鐘.長短葉片泵輪對液力變矩器性能改進(jìn)的研究[J].液壓與氣動，2020（04）：42-46.

[6]潘文宏.液力變矩器葉片滾鉚機(jī)的液壓系統(tǒng)總體設(shè)計[J].液壓氣動與密封，2021，41（01）：64-67.