分動(dòng)器潤(rùn)滑改進(jìn)方案研究

陳振華，李強(qiáng)，屠振池

(泰安航天特種車有限公司，山東泰安 271000)

0 引言

G253型分動(dòng)器由輸入軸、中間軸、輸出軸、高低擋齒輪、取力器、換擋系統(tǒng)、殼體、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。分動(dòng)器在取力過程中，由于齒輪泵出現(xiàn)吸空潤(rùn)滑不足，導(dǎo)致輸入軸與高低擋齒輪燒蝕抱死。本文作者對(duì)分動(dòng)器潤(rùn)滑油路[1]進(jìn)行了拆解分析，得出齒輪泵吸空的根本原因，并提出了改進(jìn)方案，避免分動(dòng)器燒蝕問題的發(fā)生。

1 分動(dòng)器潤(rùn)滑原理

分動(dòng)器[2]作用是將變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋，通過取力器給上裝提供動(dòng)力。分動(dòng)器由輸入軸、中間軸、輸出軸、高低擋齒輪、取力器、換擋系統(tǒng)、殼體、潤(rùn)滑系統(tǒng)等部分組成。分動(dòng)器取力時(shí)通過電磁閥通電，控制壓縮空氣進(jìn)入到取力器操縱氣缸，推動(dòng)撥叉運(yùn)動(dòng)，撥叉帶動(dòng)取力器滑套與輸入軸末端的端面齒輪接合，將動(dòng)力傳遞給取力器輸出軸。

潤(rùn)滑原理示意如圖1所示。

圖1 潤(rùn)滑原理示意

分動(dòng)器在駐車狀態(tài)取力，分動(dòng)器處于空擋位置，取力器結(jié)合，輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)取力器輸出軸一起運(yùn)轉(zhuǎn)，動(dòng)力輸出，高、低擋齒輪均處于靜止?fàn)顟B(tài)。分動(dòng)器取力時(shí)，分動(dòng)器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪泵工作，潤(rùn)滑油從油池經(jīng)油道進(jìn)入潤(rùn)滑部位，給分動(dòng)器上部零部件提供潤(rùn)滑油。如圖1所示，限壓閥上部與油泵出油口及高壓油道相通；下部與油泵吸油口相通，油泵工作時(shí)，吸油管內(nèi)會(huì)形成負(fù)壓，油泵將油池中的油吸入并輸送到潤(rùn)滑部位。

2 問題分析

分動(dòng)器駐車狀態(tài)取力時(shí)，取力輸出軸突然停止轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，經(jīng)拆解檢查，分動(dòng)器低擋齒輪與輸入軸燒蝕抱死，低擋齒輪端的軸承磨損嚴(yán)重，故障現(xiàn)象如圖2所示。

圖2 分動(dòng)器低擋軸承燒蝕情況

經(jīng)拆解檢查，造成該問題的原因可能有以下方面：

(1)潤(rùn)滑油道堵塞

潤(rùn)滑系統(tǒng)中，輸入軸的中間部位是中空的作為主油道，在裝配軸承、高低擋齒輪的徑向位置開有直徑為5 mm的油道。通氣檢查輸入軸主油道通暢，觀察油道內(nèi)無異物，油道未堵塞，故潤(rùn)滑油道堵塞可以排除。

(2)齒輪泵故障

分動(dòng)器在駐車狀態(tài)取力時(shí)，輸入軸和齒輪、軸承的潤(rùn)滑依靠齒輪泵供油潤(rùn)滑。當(dāng)齒輪泵出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)動(dòng)摩擦面會(huì)因潤(rùn)滑不足而磨損。通過拆解發(fā)現(xiàn)齒輪泵殼體螺栓無松動(dòng)現(xiàn)象，殼體內(nèi)部無異物，內(nèi)嚙合擺線齒輪[3]自身潤(rùn)滑良好無磨損痕跡，此因素可以排除。

(3)限壓閥失效

設(shè)計(jì)要求潤(rùn)滑油路中的壓力高于0.05 MPa時(shí)限壓閥打開，將多余的油放回油底殼。如果限壓閥失效，齒輪泵的出油口與吸油口連通，齒輪泵出現(xiàn)吸空現(xiàn)象，系統(tǒng)中的壓力為零。為檢查限壓閥是否失效，設(shè)計(jì)測(cè)試壓力裝置(見圖3)，把壓力表裝在油路的測(cè)壓口處。將故障分動(dòng)器的限壓閥裝到一臺(tái)取力正常的分動(dòng)器內(nèi)，連接測(cè)壓裝置，待分動(dòng)器取力穩(wěn)定工作后，查看壓力表的讀數(shù)為零，說明限壓閥失效，拆解限壓閥檢查發(fā)現(xiàn)，限壓閥鋼球上存在一多余物(1.7 mm×0.8 mm)(見圖4)，去除該多余物后，測(cè)試壓力正常。故限壓閥失效因素?zé)o法排除。

圖3 壓力測(cè)試裝置

圖4 分動(dòng)器限壓閥鋼球上的多余物

(4)問題定位

經(jīng)過以上分析造成分動(dòng)器取力故障的根本原因是：分動(dòng)器內(nèi)限壓閥鋼球上存在多余物，造成該處密封不嚴(yán)，齒輪泵吸空，潤(rùn)滑油無法進(jìn)入高、低擋齒輪與輸入軸的接合面，導(dǎo)致燒蝕抱死。

3 機(jī)制分析

如圖1所示，限壓閥上部與油泵出油口及高壓油道相通；下部與油泵吸油口相通，油泵工作時(shí)，吸油口形成負(fù)壓，這樣才能使?jié)櫥捅谜９┯汀Ｓ捎谙迚洪y鋼球上存在多余物，該處密封不嚴(yán)，造成限壓閥上下部貫通，吸油口無法形成負(fù)壓，油泵無法正常供油，高、低擋齒輪與輸入軸的接合面得不到潤(rùn)滑，導(dǎo)致燒蝕抱死。

4 解決措施

分動(dòng)器殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，合金鋼制件及油道較多，同時(shí)密封環(huán)節(jié)復(fù)雜，清洗工作比較困難；對(duì)于其多余物的控制工作無法進(jìn)行。因此要解決該問題，需消除多余物對(duì)取力的影響，制定了以下改制方案，并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。如圖5所示，在分動(dòng)器原測(cè)壓口處連接一三通接頭，其中一端為測(cè)壓口，另一端連接限壓閥，經(jīng)過限壓閥再與分動(dòng)器油底殼相連，同時(shí)去掉原限壓閥。

圖5 改制示意

由圖5可看出，分動(dòng)器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)潤(rùn)滑油泵工作，潤(rùn)滑油從油池經(jīng)低壓油道(圖5中垂直部分)經(jīng)油泵進(jìn)入需潤(rùn)滑部位，當(dāng)高壓油道的油壓超過0.05 MPa時(shí)，多余的潤(rùn)滑油從圖5中改裝部分進(jìn)入分動(dòng)器箱體，直接回到油池，這樣即使有多余物進(jìn)入限壓閥的鋼球?qū)е率В膊粫?huì)使齒輪泵的高低壓腔連通，齒輪泵不會(huì)產(chǎn)生吸空現(xiàn)象。

5 試驗(yàn)驗(yàn)證

將原狀態(tài)分動(dòng)器、改制后的分動(dòng)器、改制后去掉限壓閥，直接連接內(nèi)徑為6 mm(其流量等于限壓閥開啟最大時(shí)的流量)鋼管分動(dòng)器的3種狀態(tài)分別裝在車輛上，接上壓力表，取力工作時(shí)，進(jìn)行壓力和溫度測(cè)試。

測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)

從測(cè)試數(shù)據(jù)可以確定，改制方案能夠滿足分動(dòng)器潤(rùn)滑和散熱要求。

6 結(jié)束語

根據(jù)制定的分動(dòng)器潤(rùn)滑油路改進(jìn)措施，并進(jìn)行實(shí)物驗(yàn)證，最終證實(shí)該措施可以解決分動(dòng)器取力時(shí)因油液中多余物導(dǎo)致限壓閥鋼球密封不嚴(yán)，齒輪泵吸空，潤(rùn)滑油無法進(jìn)入高、低擋齒輪與輸入軸的接合面，導(dǎo)致燒蝕抱死問題。