某型單中間軸變速器軸承損壞故障的分析

俞曉波

（中國重汽集團大同齒輪有限公司， 山西 大同 037305）

引言

變速器超速擋是指速比小于1 的擋位，其能夠使車輛以較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)較高的車速，同時降低油耗。在高速公路行駛中，由于路況良好，距離較遠，該擋位被長時間使用，容易導致軸承損壞故障的發(fā)生。本文主要針對中國重汽集團大同齒輪有限公司某型單中間軸變速器超速擋軸承損壞故障進行了分析探討。

1 故障概況

市場返回，中國重汽集團大同齒輪有限公司某型變速器在使用過程中出現(xiàn)了超速擋軸承損壞現(xiàn)象，拆解故障變速器之后發(fā)現(xiàn)如下?lián)p壞情況：

1）滾針軸承破損（見圖1），保持架斷裂，滾針損壞；

2）超速擋齒輪內(nèi)孔及相配軸徑處發(fā)現(xiàn)沿圓周方向上均勻分布的壓痕，分別如圖2、圖3 所示。

圖1 破損滾針軸承

圖2 超速檔齒輪內(nèi)孔壓痕

圖3 相配軸徑壓痕

2 故障原因

當車輛在超速擋位行駛時，滾針軸承與相應(yīng)的齒輪和軸以相同的速度轉(zhuǎn)動，相對位置不變，處于相對靜止狀態(tài)。長時間不換擋的情況下，容易引發(fā)針軸承與齒輪和軸之間的振動，形成磨損，導致軸承損壞、齒輪或軸配合位置出現(xiàn)凹痕，進而造成齒輪打齒、變速器異響等其他故障[1]。

3 改進措施

1）造成軸承損壞的原因是滾針軸承與齒輪和軸三者之間的振動，而造成振動的原因有可能是三者之間間隙較大，滾針的上下振幅較大，若將公差減小，則可以減小振幅，進而緩解振動；

2）在振動必然存在的情況下，提升滾針軸承與齒輪和軸三者之間的潤滑效果，也是解決辦法之一；

3）采用不等間距或者剖分式滾針軸承，此時，軸承的重心會隨著轉(zhuǎn)動的發(fā)生而不斷變化，進而與齒輪和軸產(chǎn)生相對運動，避免了磨損的發(fā)生。

為了驗證上述原因分析的準確性和改進措施的有效性，展開了故障再現(xiàn)和措施驗證兩項試驗。

4 試驗驗證

調(diào)用兩臺全新生產(chǎn)的變速器，模擬實際使用工況，進行試驗驗證。

4.1 故障再現(xiàn)試驗

1）試驗條件：輸入扭矩800 N·m；輸入轉(zhuǎn)速2 000 r/min；潤滑油型號及加油量：80W/90（GL-5）12L。

2）試驗要求：試驗過程中每隔20 h 拆解試驗變速器，查看軸承、軸徑處和齒輪內(nèi)孔磨損情況，并記錄。

3）試驗結(jié)果：長時間試驗后，軸承磨損，齒輪內(nèi)孔和軸徑處均有壓痕。

4.2 措施驗證試驗

具體改進措施：將超速檔齒輪內(nèi)孔直徑公差由+0.08/+0.04 mm 改為+0.06/+0.035 mm；軸徑公差由+0.02/+0.04 mm 改為+0.025/+0.035 mm，同時加強對軸承的潤滑；采用剖分式滾針軸承[2-3]。

1）試驗條件：同故障再現(xiàn)試驗。

2）試驗要求：同故障再現(xiàn)試驗。

3）試驗結(jié)果：長時間試驗后，滾針軸承無磨損（見第78 頁圖4），齒輪內(nèi)孔和軸徑處無壓痕，分別見第78 頁圖5 和圖6。

上述試驗結(jié)果表明，故障原因的理論分析正確，改進措施有效。

圖4 無磨損滾針軸承

圖5 無壓痕齒輪內(nèi)孔

圖6 無壓痕軸徑

5 結(jié)論

1）通過試驗驗證了改進措施的有效性，使得軸承損壞故障得到有效的解決；

2）在設(shè)計變速器時，必須要考慮實際環(huán)境，模擬使用工況，避免設(shè)計缺陷的發(fā)生。