變速箱軸承異響的診斷及解決方法*

李 蓉,孟慶新,焦紅衛(wèi)

(1.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院,湖北武漢 430205;2.神龍汽車有限公司采購部,湖北武漢 430205; 3.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院機械系,湖北武漢 430205)

變速箱軸承異響的診斷及解決方法*

李 蓉1,孟慶新2,焦紅衛(wèi)3

(1.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院汽車工程學(xué)院,湖北武漢 430205;2.神龍汽車有限公司采購部,湖北武漢 430205; 3.武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院機械系,湖北武漢 430205)

在汽車的裝配中,變速箱軸承異響是管理者常常遇到的問題。異響是多個因素造成的,本文首先分析了軸承異響的表現(xiàn)形式,然后利用魚骨圖這種質(zhì)量管理方法來進(jìn)行分析,結(jié)合檢測中的多組數(shù)據(jù),進(jìn)而確定軸承異響的原因。并結(jié)合自己的工作經(jīng)驗提出了有效的預(yù)防措施,對減少異響的產(chǎn)生有積極意義。

變速箱;軸承;魚骨圖;異響

0 引 言

隨著我國汽車產(chǎn)量達(dá)到世界第一位,駕駛員對汽車的認(rèn)知也達(dá)到新高度。廣大駕駛員在行駛的過程中常會發(fā)現(xiàn)異響,這些異響可能是發(fā)動機、變速箱或底盤等原因引起的。那么,如果異響是由變速箱引起的,主機廠該怎么解決呢?筆者從變速箱軸承的工作原理入手,分析了其產(chǎn)生原因和表現(xiàn)形式。并利用生產(chǎn)中軸承異響的產(chǎn)生實例結(jié)合真實數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,從而為解決這一問題提供了思路。

1 變速箱軸承工作原理

變速箱軸承工作原理如圖1所示。

圖1 變速箱軸承工作原理

變速箱中軸承使用有兩種:球軸承和圓錐軸承;如配大功率發(fā)動機的變速箱上,均會選擇圓錐軸承,相反選擇球軸承[1]。軸承在承受來自發(fā)動機輸出力矩的同時,還將承受來自變速箱內(nèi)部換擋過程中帶來的變速力。軸承必須成對使用,并且由于錐軸承的特殊裝配要求,必須通過墊片和螺母實現(xiàn)軸向預(yù)緊(裝配時選擇合適的墊片)。

2 變速箱軸承異響的表現(xiàn)形式

變速箱軸承在運轉(zhuǎn)過程中會出現(xiàn)噪音。而軸承在旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生各種振動傳播到內(nèi)圈和外圈接觸的部件上,這些振動轉(zhuǎn)換噪音,經(jīng)空氣介質(zhì)再傳播出去,其中20～20 000 Hz為人耳所能接受到的滾動軸承的噪聲。滾動軸承振動是產(chǎn)生噪聲的主要根源,一般情況下軸承振動的特征可以表征軸承的噪聲特征[2]。即使是十分理想的高質(zhì)量軸承也存在基礎(chǔ)噪聲,這種基礎(chǔ)噪聲也不能消除。除基礎(chǔ)噪聲之外的其他各種異常的聲音稱為異聲,異聲可以減小或基本消除。

3 變速箱軸承異響的產(chǎn)生原因分析

對于導(dǎo)致軸承異響的因素較多,多數(shù)是在分析設(shè)備緊缺的情況下進(jìn)行分析和問題查找的,接下來我們通過對圓錐軸承異響進(jìn)行問題查找和分析。

現(xiàn)象:裝配好的變速箱連續(xù)多臺在換擋時加減速過程中:①從1換2檔,轉(zhuǎn)速提升至2 300 r/min過程中;②從3到4檔,轉(zhuǎn)速提升至3 000 r/min過程中;③以及從高轉(zhuǎn)速下降過程中),出現(xiàn)異響“沙沙”聲。

圖2 軸承受力方向

圖3 軸承剖視圖

從軸承裝配在軸上的運動受力原理得知:加速過程中,內(nèi)圈通過滾子外圈松開,在離心力的作用下,在此過程滾子會在內(nèi)滾道和外滾道之間反復(fù)接觸滾動,這時滾子會與保持架小端橫梁和側(cè)梁接觸。減速過程中,外圈通過滾子向內(nèi)圈壓緊,在此過程中滾子會與保持架大端橫梁和側(cè)梁接觸。

故在速度變化過程中,容易出現(xiàn)異響。如圖2、3,軸承為上軸承,通過原理可以判斷,加速時下軸承受力大于上軸承;而減速時下軸承受力小于上軸承[3]。

4 變速箱軸承異響的分析實例

在主機廠的質(zhì)量檢測中,我們發(fā)現(xiàn)一批軸承產(chǎn)生了異響。那么這些異響是本生的生產(chǎn)工藝不夠還是裝配產(chǎn)生的呢?首先對當(dāng)天連續(xù)裝配的400個軸承進(jìn)行了拆解。然后將軸承放入振動測量儀上進(jìn)行振動測量,檢測結(jié)果見表1。

通過振動測量發(fā)現(xiàn)速度型測振中頻值明顯高于工藝要求值;并且拆解分析發(fā)現(xiàn)此圓錐滾子軸承在保持架內(nèi)底部擦痕,與故障現(xiàn)象能夠行程對應(yīng)。我們對噪音可以接受的變速箱進(jìn)行拆解核實。對零件進(jìn)行檢測,噪音值滿足工藝要求;并且拆解后沒有發(fā)現(xiàn)與異響件類似的摩擦痕跡。如表2所列。

表1 故障件檢測數(shù)據(jù)

表2 正常件檢測數(shù)據(jù)

這時可以確定摩擦痕跡肯定是不正常的,應(yīng)該是異響導(dǎo)致或?qū)е庐愴?。但此摩擦痕跡到底是導(dǎo)致異響的因素還是異響振動后導(dǎo)致的異常磨損則需要進(jìn)一步分析。

魚刺圖是質(zhì)量問題分析常用的方法之一,見圖4。問題的特性總是受到一些因素的影響,我們通過腦力激蕩找出這些因素,并將它們與特性值一起,按相互關(guān)聯(lián)性整理而成的層次分明、條理清楚。

圖4 異響成因分析圖

首先作者利用魚骨圖分析了異響產(chǎn)生的原因(見圖4),導(dǎo)致因素共有六項,26個子因素。接下來的工作是要排除這里面不是導(dǎo)致這次異響的原因。

通過表3實施驗證,發(fā)現(xiàn)窗口尺寸(4.12和4.8以及坡角20°)與工藝要求不符;為了進(jìn)一步確認(rèn)是否為窗口尺寸導(dǎo)致異響的原因,將4臺套變速箱軸承僅僅更換符合定義要求的保持架(見圖5)進(jìn)行驗證。驗證所得結(jié)果與分析的結(jié)論一致;可以確定為窗口相應(yīng)尺寸導(dǎo)致異響。

從此故障可以看出,最不被關(guān)注的保持架往往是導(dǎo)致異響的根本原因。

表3 驗證圖

圖5 保持架圖

5 整改措施

在實際的工作中,我們往往更多的關(guān)注對軸承的內(nèi)外圈滾道的質(zhì)量控制,以及匹配滾子的質(zhì)量,而忽視了起支持性作用的保持架。那么,當(dāng)異響是由保持架引起的時候,該怎么解決這個問題呢?其實,當(dāng)進(jìn)一步分析為什么會發(fā)生尺寸超差的情況時,可以發(fā)現(xiàn):由于保持架相應(yīng)的窗口是由模具沖壓形成,當(dāng)模具過度磨損時會造成保持架窗口變小,從而使得在加速減速過程中滾子摩擦窗口一端,進(jìn)而產(chǎn)生異響。其根本解決方法模具的更換和其使用壽命的控制,從而能夠控制窗口的尺寸,從根本解決保持架窗口導(dǎo)致的軸承異響。

6 結(jié) 語

在零件的生產(chǎn)和裝配過程中,團(tuán)隊成員的集體智慧至關(guān)重要,它能幫助我們從可能產(chǎn)生異響的多種因素中,找到深層次的原因,如本文分析的保持架。在找到這一原因后,團(tuán)隊?wèi)?yīng)對軸承異響質(zhì)量問題進(jìn)行整改——更加重視對保持架的質(zhì)量控制。為了驗證改進(jìn)措施有效,在改進(jìn)后的零件批量切換后,主機廠工作人員對售后市場進(jìn)行了持續(xù)跟蹤。未發(fā)現(xiàn)異響問題反饋,這說明對保持架模具更換這一措施是積極有效的。

本文通過大量真實數(shù)據(jù)和魚骨圖這一方法,全面分析了質(zhì)量問題。其分析經(jīng)驗可以在其他項目上進(jìn)行推廣,其應(yīng)用前景較好。

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京:人民交通出版社,2006.

[2] 楊柏青.汽車發(fā)動機構(gòu)造[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2009.

[3] 談黎虹.汽車發(fā)動機構(gòu)造與檢修[M].杭州:浙江大學(xué)出版社, 2007.

Diagnosis and Solution to the Abnormal Sound of Gearbox Bearing

LI Rong1,MENG Qing-xin2,JIAO Hong-wei3
(1.School of Automotive Engineering,Wuhan Vocational College of Software and Engineering,Wuhan Hubei 430205,China; 2.Purchasing Department of Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Co.,Ltd,(DPCA),Wuhan Hubei 430000,China; 3.Department of Mechanics,Wuhan Vocational College of Software and Engineering,Wuhan Hubei 430205,China)

In the assembly of cars,problem of the abnormal sound of the gearbox bearing often occurs,and the abnormal sound is caused by multiple factors.In this article,the form of bearing abnormal sound is firstly analyzed,and then it is analyzed by using the fishbone diagram which is a quality management method.Combining with the data of detection,causes of the bearing abnormal sound are then determined.Finally,effective prevention measures are put forward by combining with the work experience.This article has positive significance to the reduction of abnormal sound production.

gearbox;bearing;fishbone diagram;abnormal sound

TH133

A

1007-4414(2015)05-0157-03

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.056

2015-07-15

本課題為:湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃項目:《數(shù)控加工與編程》一體化教學(xué)模式改革研究與實踐(2013B255)階段性研究成果

李 蓉(1979-),女,湖北武漢人,講師,研究方向:汽車技術(shù)服務(wù)與營銷。