小圓錐齒輪總成裝調(diào)工藝研討

王瑩瑩，趙建奎，姚富江

（雷沃重工股份有限公司，山東 濰坊　261206）

小圓錐齒輪總成裝調(diào)工藝研討

王瑩瑩，趙建奎，姚富江

（雷沃重工股份有限公司，山東 濰坊261206）

中央傳動(dòng)作為拖拉機(jī)傳動(dòng)系的核心部件，在安裝時(shí)需要調(diào)整大小圓錐齒輪副的接觸印痕和齒側(cè)間隙，另外需要調(diào)整的就是小圓錐齒輪總成內(nèi)錐軸承的預(yù)緊度。文章主要討論小圓錐齒輪總成的設(shè)計(jì)原理及裝調(diào)工藝并對(duì)裝調(diào)工藝進(jìn)行優(yōu)化探討。

小圓錐齒輪總成；裝調(diào)；摩擦力矩

拖拉機(jī)傳動(dòng)系的核心部件為中央傳動(dòng)部分，小圓錐齒輪總成（又稱主動(dòng)弧總成）與差速器總成單獨(dú)的裝調(diào)以及兩個(gè)總成相對(duì)位置的調(diào)整決定了整個(gè)中央傳動(dòng)部分的裝調(diào)質(zhì)量。文章針對(duì)其中的小圓錐齒輪總成，對(duì)其設(shè)計(jì)原理及裝調(diào)工藝進(jìn)行了優(yōu)化探討。

1　小圓錐齒輪總成的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理

小圓錐齒輪總成的結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，小圓錐齒輪總成的主要結(jié)構(gòu)為兩端兩個(gè)錐軸承支承小圓錐齒輪軸，兩錐軸承的裝配情況直接影響到小圓錐齒輪軸的軸向定位，從而影響到了大小圓錐齒輪的嚙合情況。

圖1　小圓錐齒輪總成的結(jié)構(gòu)圖

由于圓錐滾子軸承的接觸角α較小（例如7000型α=11°～16°），因此當(dāng)錐軸承有少量磨損時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生較大的軸承游隙，從而影響錐軸承的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和錐齒輪的正確嚙合。因此在小圓錐齒輪總成的裝配過程主要需要保證兩錐軸承的預(yù)緊度或游隙。所謂預(yù)緊，就是在安裝時(shí)，用某種方法使軸承中產(chǎn)生并保持一定的預(yù)加軸向力，以消除軸承中的游隙，并在滾動(dòng)體和內(nèi)、外圈接觸處產(chǎn)生初始彈性變形。這樣就使預(yù)緊后的軸承在受到外載荷時(shí)，其內(nèi)、外圈的徑向與軸向相對(duì)移動(dòng)量都會(huì)比未預(yù)緊的軸承大大減小，從而提高了支承的軸向剛度，但預(yù)緊力過大時(shí)，卻會(huì)增加軸承中的摩擦力矩、降低傳動(dòng)效率、縮短軸承壽命，甚至還會(huì)導(dǎo)致軸承發(fā)熱而引起損壞等。通常拖拉機(jī)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，規(guī)定了預(yù)緊后轉(zhuǎn)動(dòng)小圓錐齒輪軸時(shí)所需克服的摩擦力矩（通常約為1～3N·m）來間接控制預(yù)緊度。

2　小圓錐齒輪的裝調(diào)工藝及參數(shù)要求

（1）軸承外圈裝配：將兩軸承外圈同時(shí)壓裝到小圓錐齒輪軸承座上。

（2）軸承內(nèi)圈裝配：①將軸承一內(nèi)圈壓裝到小圓錐齒輪軸上，確保軸承內(nèi)圈壓裝到位。②將軸承二壓裝到小圓錐齒輪軸上，軸向預(yù)留0.5mm間隙。

（3）雙螺母擰緊：①將內(nèi)側(cè)圓螺母擰在小圓錐齒輪軸上2～3扣，利用擰緊機(jī)擰緊。②放上止動(dòng)墊圈，將外側(cè)圓螺母擰在小圓錐齒輪軸上2～3扣，利用擰緊機(jī)擰緊。要求保證兩圓錐滾子軸承預(yù)緊力矩（1～3）N·m，同時(shí)保證兩圓螺母背緊力矩（300～350）N·m。

3　小圓錐齒輪總成裝調(diào)難點(diǎn)

在小圓錐齒輪總成中，采用雙圓螺母鎖緊方式，通過調(diào)整兩圓螺母的鎖緊狀態(tài)，既要求保證兩圓錐軸承預(yù)緊力矩（1～3）N·m，又要求保證兩圓螺母背緊力矩（300～350）N·m。在實(shí)際裝調(diào)時(shí)，兩圓螺母的調(diào)整相當(dāng)復(fù)雜，需要反復(fù)裝調(diào)，且難以同時(shí)保證以上兩個(gè)力矩要求。經(jīng)分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及裝調(diào)過程預(yù)緊力矩變化發(fā)現(xiàn)，由于螺紋間隙的存在，當(dāng)擰上外側(cè)圓螺母后，會(huì)影響通過內(nèi)側(cè)圓螺母調(diào)整到位的錐軸承預(yù)緊力，背緊力矩越大對(duì)錐軸承預(yù)緊力影響也越大。

4　解決思路

（1）思路一：在擰緊機(jī)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，通過第一個(gè)螺母調(diào)整軸承預(yù)緊力，再將第二個(gè)圓螺母背緊到（300～350）N·m。不斷降低第一個(gè)圓螺母調(diào)整的錐軸承預(yù)緊力，直到第二個(gè)圓螺母背緊后的錐軸承預(yù)緊力符合技術(shù)要求。

驗(yàn)證結(jié)果：當(dāng)錐軸承預(yù)緊力調(diào)整到很小（0.5N·m）時(shí)，仍出現(xiàn)以下問題。擰上第二個(gè)圓螺母后，錐軸承預(yù)緊力不穩(wěn)定，有的超過4N·m，有的小于1.5N·m。

圖2　錐軸承預(yù)緊力

原因分析：①螺紋配合間隙不一致，對(duì)擰緊后的錐軸承預(yù)緊力影響較大：當(dāng)擰上內(nèi)側(cè)螺母時(shí)，螺紋間隙在軸承一側(cè)；而當(dāng)擰上第二個(gè)螺母時(shí)，螺紋間隙在外側(cè)螺母一側(cè)。軸承預(yù)緊力由于螺紋間隙的整個(gè)分布面發(fā)生變化、變化大小隨著螺紋配合間隙的大小而變化。②當(dāng)錐軸承預(yù)緊力較小時(shí)，軸承內(nèi)容易存在假間隙，這種假間隙會(huì)影響最終軸承預(yù)緊力的精度。③當(dāng)軸承預(yù)緊力較小時(shí)，測(cè)扭傳感器在此力矩控制區(qū)間的精度會(huì)降低。

結(jié)論：思路一的調(diào)整方法在零部件質(zhì)量一致性不好的情況下，不能保證裝調(diào)質(zhì)量。

（2）思路二：傳統(tǒng)的雙螺母調(diào)整方法主要有兩種：①將內(nèi)側(cè)圓螺母進(jìn)行調(diào)整，使軸承預(yù)緊力適當(dāng)降低，背緊外側(cè)圓螺母，用“湊”的方式滿足技術(shù)要求，這種調(diào)整方法比較復(fù)雜，且對(duì)操作人員要求較高。②將內(nèi)側(cè)圓螺母背緊，將軸承“背死”，然后將圓螺母反松1/6圈（即60°左右），然后鎖緊第二個(gè)螺母。這種方式比較容易操作。

擰內(nèi)側(cè)螺母一：控制軸承預(yù)緊力N1（2.5-3.0）N·m，反松內(nèi)側(cè)螺母：反松時(shí)間t。

再擰緊外側(cè)螺母：背緊力矩300N·m，測(cè)量軸承預(yù)緊力N2。①通過現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，軸承預(yù)緊力N2在（2.5-3.0）N·m時(shí)，效果最好。②比較N1與N2大小，通過調(diào)整反松時(shí)間t進(jìn)行調(diào)整N2，使N2與N1接近：當(dāng)N2有的大于N1，有的小于N1，并且平均值與N1相近時(shí)。③檢驗(yàn)N2效果，當(dāng)總成裝配后用的扭矩儀測(cè)量N2，此時(shí)只需調(diào)整N1的大小即可達(dá)到預(yù)緊力的最理想效果。

結(jié)論：通過實(shí)驗(yàn)可知思路二基本能滿足主動(dòng)弧總成的裝調(diào)要求。

［1］黃立成.圓錐破碎機(jī)飛車問題探討［J］.黑龍江科技信息，2013，（33）.

［2］張波，王笑一，劉義.圓錐破碎機(jī)下支架強(qiáng)度的有限元分析［J］.礦山機(jī)械，2013，（8）.

［3］陳國(guó)慶，張守強(qiáng).圓錐破碎機(jī)防塵方式的改進(jìn)［J］.礦山機(jī)械，2012，（2）.

［4］李本仁，蘇醒.圓錐破碎機(jī)的特點(diǎn)及選擇探討［J］.礦山機(jī)械，2012，（1）.

Discussion on Small Bevel Gear Assembly Loading Process

WANG Ying-ying，ZHAO Jian-kui，YAO Fu-jiang
（Leiwo Heavy Industry Co.，Ltd.，Weifang，Shandong 261206，China）

The central transmission as the core component of the tractor drive train，needs to adjust the size of bevel gears while installing the contact pattern and backlash，also needs to adjust the small bevel gear assembly cone bearing preloaded in degrees.The paper mainly discusses the design principle of conical gear assembly and a small adjustment process and load on the process optimization.

small bevel gear assembly；loading；friction torque

U463.21

A

2095-980X（2016）07-0075-02

2016-06-14

王瑩瑩（1981-），大學(xué)本科，中級(jí)工程師，主要從事機(jī)械方面相關(guān)工作。