徐工ZL50GV 型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋升級(jí)改造

郭海軍

（秦皇島港股份有限公司流動(dòng)機(jī)械分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

徐工ZL50GV 型裝載機(jī)為5 t 級(jí)裝載機(jī)，具有整機(jī)穩(wěn)定性好、操作輕便、動(dòng)作平穩(wěn)、工作效率高、安全可靠和性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。該裝載機(jī)裝配濕式驅(qū)動(dòng)橋，由于作業(yè)強(qiáng)度大、時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、制造工藝等因素，其可靠性直接影響港口流動(dòng)機(jī)械的裝卸生產(chǎn)。

1 故障現(xiàn)象

徐工ZL50GV 型裝載機(jī)采用徐工自主研發(fā)設(shè)計(jì)的WA1180型濕式驅(qū)動(dòng)橋。公司1 臺(tái)設(shè)備自投產(chǎn)使用后，該車(chē)型的濕式驅(qū)動(dòng)橋故障頻發(fā)，先后出現(xiàn)輪邊減速器行星齒輪打齒、制動(dòng)活塞漏油、差速器損壞、主減速錐齒輪嚴(yán)重磨損、制動(dòng)片磨損等故障，如圖1 所示。2 年總計(jì)共8 次故障（表1），嚴(yán)重影響生產(chǎn)作業(yè)，增加維修量和維修成本。

表1 WA1180 型濕式驅(qū)動(dòng)橋故障統(tǒng)計(jì)

圖1 徐工ZL50GV 型裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋故障現(xiàn)象

2 原因分析

首先，查詢(xún)?cè)撥?chē)型保養(yǎng)記錄，對(duì)比該車(chē)型保養(yǎng)技術(shù)規(guī)范，不存在失保漏?，F(xiàn)象。其次，對(duì)駕駛該設(shè)備的操作者進(jìn)行考察，均有操作培訓(xùn)記錄，考試成績(jī)合格，調(diào)取設(shè)備操作記錄，未出現(xiàn)裝載機(jī)誤操作現(xiàn)象。最后，排除掉人為因素。經(jīng)過(guò)技術(shù)人員研究與分析，故障原因主要如下。

（1）加工制作工藝因素。因行星齒輪架的硬度是最低的，耐磨性也相對(duì)較低。從受力分析上看，雖直齒輪僅受徑向力，沒(méi)有軸向力，但在實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，在轉(zhuǎn)彎時(shí)差速器內(nèi)的圓錐齒輪會(huì)產(chǎn)生軸向力。該軸向力通過(guò)摩擦力作用在輪邊減速器并傳遞到行星齒輪，使各個(gè)零件之間產(chǎn)生較大摩擦力，從而磨損行星齒輪架。由于加工過(guò)程中星齒輪架硬度和主減速差速器強(qiáng)度低等工藝缺陷，隨著磨損加劇，短期內(nèi)間隙越來(lái)越大，就會(huì)發(fā)生打齒等故障現(xiàn)象。

（2）密封件因素。分析該裝載機(jī)車(chē)型濕式驅(qū)動(dòng)橋輪邊減速器等重要部分和漏油時(shí)間間隔等因素，主要是其輪邊活塞及其密封件密封性能不可靠，導(dǎo)致密封性不夠，輪邊減速器高溫，內(nèi)部構(gòu)件損壞。由此可見(jiàn)，故障的發(fā)生是驅(qū)動(dòng)橋本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與加工制造工藝的問(wèn)題，經(jīng)研究決定對(duì)徐工ZL50GV 型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行升級(jí)改造，從源頭解決該車(chē)型驅(qū)動(dòng)橋故障。

3 確定升級(jí)改造方案

針對(duì)故障現(xiàn)象及相關(guān)分析，決定主要采取以下方案升級(jí)徐工ZL50GV 型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋。

（1）對(duì)WA1180 產(chǎn)品進(jìn)行主減差速器齒輪件加工工藝優(yōu)化，加強(qiáng)硬度。

（2）輪邊活塞、密封件進(jìn)行相應(yīng)尺寸及材料的優(yōu)化，把原使用的星形式密封升級(jí)為使用特康密封件。

（3）行星齒輪軸向有間隙，導(dǎo)致軸向磨損，為減少兩者間摩擦，在行星齒輪和行星齒輪架之間設(shè)置墊片，改進(jìn)前行星齒輪結(jié)構(gòu)。

（4）在按要求（半年或1000 h）保養(yǎng)的同時(shí)，更換高規(guī)格的ZF 橋?qū)Ｓ糜汀?/p>

通過(guò)以上措施，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月測(cè)試使用，未發(fā)生漏油現(xiàn)象，輪邊減速器磨損只發(fā)生在行星齒輪、墊片之間，且磨損量很小。止動(dòng)墊片和行星齒輪架之間幾乎沒(méi)有發(fā)生磨損，很好解決了漏油和輪邊減速器磨損甚至損壞的故障難題，但使用過(guò)程中，制動(dòng)片、差速器和主減速器的磨損依然比較嚴(yán)重。為徹底解決徐工ZL50GV 型裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋系列問(wèn)題，決定更換原車(chē)配備的徐工自制濕式驅(qū)動(dòng)橋，通過(guò)市場(chǎng)調(diào)查研究，濕式驅(qū)動(dòng)橋在舒適性、安全性和后期維修保養(yǎng)等方面優(yōu)于干式驅(qū)動(dòng)橋，且改造成本較低。為此，決定依然選取濕式驅(qū)動(dòng)橋，最后決定選取性能優(yōu)異、產(chǎn)品成熟的德國(guó)ZF（采埃孚）濕式驅(qū)動(dòng)橋。由于ZF 驅(qū)動(dòng)橋與徐工自制驅(qū)動(dòng)橋的前后車(chē)架固定方式、尺寸、制動(dòng)壓力均不相同，因此項(xiàng)目組需要對(duì)前車(chē)架系統(tǒng)、后車(chē)架系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)軸系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)，確保設(shè)備正?？煽渴褂?，如圖2 所示。

圖2 徐工自制橋與ZF 橋安裝結(jié)構(gòu)

4 升級(jí)改造ZF（采埃孚）濕式驅(qū)動(dòng)橋主要方案

（1）前車(chē)架更改方案。步驟1：由于ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋安裝螺栓沒(méi)有安裝位置，因此需要切除前車(chē)架左、右側(cè)板部分，這樣就可以安裝螺栓（圖3）。步驟2：按照Z(yǔ)F 濕式驅(qū)動(dòng)橋安裝螺栓安裝位置，增加右吊耳板、支板和制動(dòng)油管固定塊（圖4）。

圖3 切除前車(chē)架左、右側(cè)板部分

圖4 前車(chē)架部件安裝

（2）后車(chē)架更改方案。對(duì)于后車(chē)架系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)測(cè)量裝配尺寸，不需要改變安裝尺寸。由于后驅(qū)動(dòng)橋尺寸改變，需要在后車(chē)架的兩塊筋板中間加裝限位墊塊，對(duì)后驅(qū)動(dòng)橋位置進(jìn)行限制（圖5）。

圖5 后車(chē)架安裝限位塊

（3）傳動(dòng)系統(tǒng)。保證中間傳動(dòng)軸不變，更換前傳動(dòng)軸和后傳動(dòng)軸。由于前后濕式驅(qū)動(dòng)橋從原有徐工自制橋升級(jí)為ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋，原有前傳動(dòng)軸和后傳動(dòng)軸無(wú)法安裝ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋。為滿(mǎn)足要求，要重新設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸，中間傳動(dòng)軸不變，對(duì)前后傳動(dòng)軸鏈接盤(pán)按照Z(yǔ)F 濕式驅(qū)動(dòng)橋連接盤(pán)尺寸進(jìn)行改造。而且前傳動(dòng)軸需要相應(yīng)加長(zhǎng)20 mm，后傳動(dòng)軸同理，并對(duì)改造后的前、后傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試，以滿(mǎn)足傳動(dòng)軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)要求。

（4）輪輞。由于ZF 橋單邊19 個(gè)輪胎安裝螺栓，而徐工濕式橋單邊15 個(gè)安裝螺栓，所以輪輞需要更換。

（5）制動(dòng)系統(tǒng)。ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)油壓標(biāo)準(zhǔn)值為4 MPa（40 bar），徐工自制濕式驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)油壓標(biāo)準(zhǔn)值為3.6 MPa（36 bar）。因此需要對(duì)制動(dòng)油管進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)標(biāo)規(guī)范，重新選擇制動(dòng)油管，以滿(mǎn)足制動(dòng)油壓要求，如圖6 所示。

5 方案實(shí)施與效果

圖6 驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)油壓調(diào)整

圖7 實(shí)施效果

通過(guò)合理的方案制定，嚴(yán)格的控制實(shí)施過(guò)程，效果如圖7 所示。為更好驗(yàn)證改進(jìn)后ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋的制動(dòng)效果，根據(jù)關(guān)于裝載機(jī)濕式驅(qū)動(dòng)橋制動(dòng)性能的技術(shù)測(cè)試要求，當(dāng)行駛速度達(dá)到20 km/h 時(shí)，用規(guī)定的操作力踩下制動(dòng)踏板，制動(dòng)距離小于5 m（圖8）。重復(fù)3 次，經(jīng)過(guò)測(cè)量，分別是3.72 m、3.82 m、3.91 m，平均制動(dòng)距離為3.82 m，小于要求的5 m，因此改造后的驅(qū)動(dòng)橋能滿(mǎn)足設(shè)備制動(dòng)要求（圖9）。

圖8 制動(dòng)性能測(cè)試

圖9 ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋改造整體

該徐工ZL50GV型裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋經(jīng)過(guò)5 個(gè)月滿(mǎn)負(fù)荷作業(yè)，改造后的裝載機(jī)ZF 濕式驅(qū)動(dòng)橋未發(fā)生任何問(wèn)題，效果良好。本次升級(jí)改造達(dá)到了預(yù)期目的，消除驅(qū)動(dòng)橋的故障隱患，提高工作效率，增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性，極大減少了維修工時(shí)和成本，為國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋通用性研究和發(fā)展提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。