一種多擋后置變速箱取力器故障分析

孫 洋

（中國重汽大同齒輪有限公司， 山西 大同 037000）

引言

多擋變速箱的后置取力器匹配主機(jī)廠，市場反饋故障頻次較高，經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)取力器故障主要典型形態(tài)為：取力器殼體開裂、取力器油封漏油。市場服務(wù)初步檢查沒有找到根本原因，只是對(duì)應(yīng)對(duì)破損零件進(jìn)行更換，更換后沒有問題，故障得到解決。為了徹底解決該故障，通過故障再現(xiàn)、理論計(jì)算分析及有限元計(jì)算，找到故障的根本原因，并且采取相應(yīng)的措施，解決對(duì)應(yīng)故障。

1 取力器的作用

取力器是裝在變速箱外側(cè)的附加裝置（水泥攪拌車的取力器是在離合器外殼上），它從變速箱的某桿齒輪獲取動(dòng)力。這個(gè)動(dòng)力的接通或斷開是通過駕駛室內(nèi)的一個(gè)電磁閥來控制的。由取力器帶動(dòng)高壓油泵供自卸車，帶動(dòng)水泵供消防車，帶動(dòng)壓縮機(jī)供制冷車，帶動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)攪拌罐[1]。

2 取力器故障的理論分析

2.1 取力器殼體開裂

取力器與變速箱的連接為懸掛結(jié)構(gòu)，取力器前殼（見圖1）與變速箱后殼通過四條螺栓連接（見圖2），一臺(tái)取力器的質(zhì)量為15 kg左右，取力器的輸出法蘭盤連接整車輸出軸，為整車取力[2]。由于整車取力傳動(dòng)軸工作時(shí)使取力器產(chǎn)生振動(dòng)，長期使用對(duì)取力器前殼產(chǎn)生的力很大，勢必發(fā)生疲勞裂紋（見圖3），這就要求取力器能夠有足夠的強(qiáng)度，不能夠有鑄造砂眼及裂紋。通過返回故障零件的前殼裂紋分析查看，取力器前殼與變速箱接觸結(jié)合面同取力器回油管凸臺(tái)面有個(gè)臺(tái)階差，開裂的位置多發(fā)生在此位置，針對(duì)前殼開裂進(jìn)行有限元分析，從應(yīng)力云圖（見圖4）上看出，計(jì)算結(jié)果取力器前殼體回油孔凸臺(tái)面受力較大與實(shí)際發(fā)生開裂的位置吻合。

圖1 取力器前殼零件圖

圖2 取力器前殼的固定示意圖

圖3 取力器前殼開裂位置

圖4 改進(jìn)前殼體的有限元分析應(yīng)力云圖

2.2 取力器油封漏油

取力器油封安裝在取力器法蘭與輸出軸端蓋之前（見圖5），給取力器整體起到密封保護(hù)作用。通過對(duì)返回故障件進(jìn)行拆解分析及故障再現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)使用的取力器現(xiàn)使用的氣密檢查儀可靠性差；輸出凸緣與油封唇口結(jié)合處粗糙度Ra0.4 μm沒達(dá)到，使油封早期磨損；原設(shè)計(jì)對(duì)油封無防塵裝置，易進(jìn)灰塵影響油封壽命。

圖5 油封的安裝位置及油封無防塵罩狀態(tài)

3 取力器的優(yōu)化

經(jīng)過理論分析及故障再現(xiàn)，確定故障并進(jìn)行優(yōu)化。

1）采用加強(qiáng)的前殼體。前殼體厚度由6mm變成8mm，取力器前殼采用一體式結(jié)構(gòu)前殼消除臺(tái)階差，加強(qiáng)改進(jìn)后的前殼體有限元分析應(yīng)力下降。

2）對(duì)總成100%采用密封加壓0.025～0.03 MPa浸泡式氣密性檢查，確保檢測可靠性。抽查取力器氣密性，確認(rèn)油封良好密封。購置自動(dòng)拋光機(jī)，對(duì)凸緣上油封部位進(jìn)行拋光處理，確保該部位達(dá)到Ra0.4以上。對(duì)油封增加防塵裝置。檢查油封壓裝過程，確保油封壓裝垂直，壓裝過程不損傷油封刃口。取力器放油螺塞增加磁鐵，防止取力器工作過程中產(chǎn)生的鐵屑損壞油封。

4 取力器優(yōu)化的驗(yàn)證及效果

對(duì)優(yōu)化后的取力器進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，完成疲勞試驗(yàn)，并且經(jīng)過道路試驗(yàn)，改進(jìn)新狀態(tài)取力器后一段時(shí)間，通過對(duì)市場故障模式分析及跟蹤，取力器殼體開裂及取力器油封漏油故障得到了改進(jìn)，效果顯著。

5 結(jié)語

通過對(duì)故障取力器進(jìn)行拆解以及對(duì)故障模式的分析，確認(rèn)故障形態(tài)，將故障箱在臺(tái)架模擬整車故障的工況，進(jìn)行故障再現(xiàn)，再進(jìn)行理論分析及有限元分析，得出引起取力器殼體開裂及油封漏油的原因，采取了改進(jìn)措施，解決了取力器的故障，降低故障索賠為企業(yè)帶來效益，同時(shí)為今后的設(shè)計(jì)提供依據(jù)及參考。