某型單中間軸變速器軸承損壞故障的分析

俞曉波

（中國(guó)重汽集團(tuán)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)較高的車速，同時(shí)降低油耗。在高速公路行駛中，由于路況良好，距離較遠(yuǎn)，該擋位被長(zhǎng)時(shí)間使用，容易導(dǎo)致軸承損壞故障的發(fā)生。本文主要針對(duì)中國(guó)重汽集團(tuán)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(jìn)行了分析探討。

1 故障概況

市場(chǎng)返回，中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司某型變速器在使用過(guò)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(jiàn)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(dāng)車輛在超速擋位行駛時(shí)，滾針軸承與相應(yīng)的齒輪和軸以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，相對(duì)位置不變，處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。長(zhǎng)時(shí)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(dòng)，形成磨損，導(dǎo)致軸承損壞、齒輪或軸配合位置出現(xiàn)凹痕，進(jìn)而造成齒輪打齒、變速器異響等其他故障[1]。

3 改進(jìn)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(dòng)，而造成振動(dòng)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(jìn)而緩解振動(dòng)；

2）在振動(dòng)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(rùn)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(shí)，軸承的重心會(huì)隨著轉(zhuǎn)動(dòng)的發(fā)生而不斷變化，進(jìn)而與齒輪和軸產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，避免了磨損的發(fā)生。

為了驗(yàn)證上述原因分析的準(zhǔn)確性和改進(jìn)措施的有效性，展開(kāi)了故障再現(xiàn)和措施驗(yàn)證兩項(xiàng)試驗(yàn)。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

調(diào)用兩臺(tái)全新生產(chǎn)的變速器，模擬實(shí)際使用工況，進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

4.1 故障再現(xiàn)試驗(yàn)

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

2）試驗(yàn)要求：試驗(yàn)過(guò)程中每隔20 h 拆解試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果：長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)后，軸承磨損，齒輪內(nèi)孔和軸徑處均有壓痕。

4.2 措施驗(yàn)證試驗(yàn)

具體改進(jìn)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(shí)加強(qiáng)對(duì)軸承的潤(rùn)滑；采用剖分式滾針軸承[2-3]。

1）試驗(yàn)條件：同故障再現(xiàn)試驗(yàn)。

2）試驗(yàn)要求：同故障再現(xiàn)試驗(yàn)。

3）試驗(yàn)結(jié)果：長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)后，滾針軸承無(wú)磨損（見(jiàn)第78 頁(yè)圖4），齒輪內(nèi)孔和軸徑處無(wú)壓痕，分別見(jiàn)第78 頁(yè)圖5 和圖6。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，故障原因的理論分析正確，改進(jìn)措施有效。

圖4 無(wú)磨損滾針軸承

圖5 無(wú)壓痕齒輪內(nèi)孔

圖6 無(wú)壓痕軸徑

5 結(jié)論

1）通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)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(jì)變速器時(shí)，必須要考慮實(shí)際環(huán)境，模擬使用工況，避免設(shè)計(jì)缺陷的發(fā)生。