液力變矩器使用中主要存在如下幾個(gè)問題:發(fā)熱、輸出力矩不足、輸出軸不轉(zhuǎn)動(dòng)、壓力不正常、異常噪聲等。經(jīng)過深入分析,引起上述幾大問題的原因多種多樣,通常按照變矩器組成的3大系統(tǒng)(固定支承系統(tǒng)、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、循環(huán)油路系統(tǒng))對(duì)液力變矩器的故障進(jìn)行分類。
固定支承系統(tǒng)中主要是軸承類故障,動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中主要是傳動(dòng)件類故障,循環(huán)油路系統(tǒng)中主要是密封件類故障。本文就這3類故障對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行分析,并提出改進(jìn)措施。
1軸承類失效的原因分析及改進(jìn)措施
液力變矩器軸承類失效主要表現(xiàn)為軸承滾道、滾珠(柱)疲勞點(diǎn)蝕、保持架斷裂、套圈磨損斷裂,從設(shè)計(jì)、制造、使用3方面進(jìn)行分析。
?。?)設(shè)計(jì)方面。由于液力變矩器內(nèi)部流體的流動(dòng),造成液力變矩器泵輪、渦輪、導(dǎo)輪承受一定的軸向力。目前軸向力的計(jì)算方法尚不成熟,一般采用經(jīng)驗(yàn)法和類比法設(shè)計(jì)。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)液力變矩器的軸承選型存在問題,選用了不能承受較大軸向力的深溝球軸承,或角接觸球軸承的壓力角偏小,保持架選用了膠木材質(zhì),不能耐高溫、易脆斷,或軸承的結(jié)構(gòu)型式不太合理,不能承受較大軸向力。
?。?)制造方面。軸承加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,如跳動(dòng)公差偏大、滾道精度低,形狀與設(shè)計(jì)差別較大、滾道與滾珠存在缺陷等;熱處理硬度偏低,心部組織存在缺陷、內(nèi)部應(yīng)力較大,黃銅保持架材料沒有按照標(biāo)準(zhǔn)配方生產(chǎn),雜質(zhì)較多、容易脆裂;滾珠兜孔的鎖扣不均勻,容易導(dǎo)致滾珠卡死,軸承裝配時(shí)預(yù)緊變形量不合理,軸承安裝方法不當(dāng)?shù)取?br/> ?。?)使用方面。液力傳動(dòng)油中存在細(xì)小金屬顆粒,油質(zhì)較差、長(zhǎng)期在高溫下工作,不注意保養(yǎng),使得潤(rùn)滑油孔堵塞,軸承缺乏潤(rùn)滑等。
針對(duì)上述軸承失效的原因,首先要在充分理解整體設(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上,輔以計(jì)算手段,確定軸承壽命,同時(shí)從保持架的材料和型式、游隙選擇,軸承結(jié)構(gòu)型式和使用條件、承載能力,軸承裝配型式等方面開展有針對(duì)性研究,最后確定合理的軸承類型和結(jié)構(gòu)型式、精度標(biāo)準(zhǔn)等。其次,加強(qiáng)軸承入廠檢驗(yàn)和裝配檢驗(yàn),根據(jù)軸承安裝要求,設(shè)計(jì)安裝工裝,不能采用工裝的地方,采用熱套或冷凍安裝,確保安裝時(shí)軸承滾道和滾珠不受損壞。裝配過程中注意清洗零部件,保證試驗(yàn)用油的清潔度,及時(shí)更換試驗(yàn)臺(tái)的液力油,確保軸承在出廠時(shí)不受油液污染的影響。使用過程中注意保養(yǎng),發(fā)現(xiàn)油液污染較重時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。
2傳動(dòng)類失效的原因分析及改進(jìn)措施
液力變矩器傳動(dòng)失效主要表現(xiàn)為發(fā)熱、動(dòng)力輸出中斷等。
2.1齒輪失效原因分析
?。?)設(shè)計(jì)方面。一般變矩器中的齒輪可分為2種,一是承受較小轉(zhuǎn)矩的齒輪,其安全系數(shù)很高,但在生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),通常很多企業(yè)根據(jù)本企業(yè)實(shí)際狀況來選擇材料和熱處理工藝,往往忽視加工精度對(duì)齒輪壽命的影響,配對(duì)齒輪硬度差選得過大;二是承受較大轉(zhuǎn)矩的齒輪,用于傳遞主動(dòng)力,由于空間結(jié)構(gòu)的限制,其安全系數(shù)一般不太高,往往忽視根部圓角的設(shè)計(jì),導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象,或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致齒軸斷裂。
?。?)制造方面。由于齒輪加工工藝路線較長(zhǎng),如果省略某些中間過程的熱處理,或如處理不到位,將導(dǎo)致加工后因應(yīng)力釋放而變形;由于在加工過程中,齒輪刀具嚴(yán)重磨損仍未更換或重磨,或加工機(jī)床精度下降等情況,導(dǎo)致齒輪實(shí)際加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。由于齒輪加工精度不高和齒面熱處理不到位,會(huì)出現(xiàn)齒輪齒頂磨凸、變矩器發(fā)熱等故障。
?。?)使用方面。嚙合齒輪之間存在異物是齒輪失效的主要原因。
2.2葉輪失效原因分析
葉輪失效主要表現(xiàn)在制造方面,如鑄造用材料雜質(zhì)過多、熱處理不到位、內(nèi)部應(yīng)力過大,在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下導(dǎo)致葉輪開裂;葉輪未作密封性試驗(yàn),因鑄造缺陷,導(dǎo)致油液從葉輪外殼中滲漏,內(nèi)泄漏過大,引起變矩器發(fā)熱等。
2.3軸類零件失效原因分析
?。?)設(shè)計(jì)方面。由于采用類比方法設(shè)計(jì),沒有進(jìn)行校驗(yàn),使得設(shè)計(jì)的安全系數(shù)偏低,導(dǎo)致發(fā)生疲勞斷裂,或者由于整機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)存在共振點(diǎn),使原設(shè)計(jì)的強(qiáng)度不能滿足要求等。
?。?)制造方面。若熱處理工藝不到位或省略不做,熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)裂紋沒有經(jīng)過探傷就直接裝機(jī);加工過程中產(chǎn)生的微裂紋檢驗(yàn)不到位,加工尺寸與設(shè)計(jì)值偏差過大,加工中的細(xì)節(jié)關(guān)注不夠等,均會(huì)造成軸類零件脆性斷裂現(xiàn)象發(fā)生,從而導(dǎo)致動(dòng)力輸出中斷。
?。?)使用方面。在使用中頻繁超載,導(dǎo)致累積塑性變形而扭斷。
2.4改進(jìn)措施
針對(duì)上述的原因分析,主要還是從設(shè)計(jì)、制造、使用3方面入手加以改進(jìn)。
?。?)設(shè)計(jì)方面。合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù),加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)零件的校核與驗(yàn)算,確保零件具有一定的安全系數(shù);通過生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的失效案例,開展深入研究,找出失效的根本原因,采取針對(duì)性措施。對(duì)于軸類零件進(jìn)行有限元分析,發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)及時(shí)改進(jìn);齒輪設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)對(duì)抗彎強(qiáng)度和表面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核,選擇合理的安全系數(shù),關(guān)注熱處理方法和材料的選擇。在引進(jìn)產(chǎn)品國產(chǎn)化過程中,由于與發(fā)達(dá)國家的材料質(zhì)量存在差異,需要獨(dú)立開展這方面的研究,積累數(shù)據(jù),
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