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裝載機螺旋傘齒輪早期磨損原因分析與改進

2013-08-20

朱峰　趙士善　尹永偉
（山東臨工工程機械有限公司）
　　根據(jù)市場反饋，裝載機主傳動系統(tǒng)的主、從動螺旋傘齒輪易出現(xiàn)早期磨損問題，我們對其原因進行了系統(tǒng)分析，并采取措施予以解決。
　　1　原因分析
　　1.1  主、從動螺旋傘齒輪嚙合間隙不準(zhǔn)確
　　裝配時主、從動螺旋傘齒輪齒側(cè)嚙合間隙調(diào)整不當(dāng)，正常的嚙合間隙應(yīng)為0.2～0.4mm。在實際裝配時，技術(shù)工人憑手感來確定間隙，易產(chǎn)生裝配誤差。
　　1.2 從動螺旋傘齒輪與差速器聯(lián)接結(jié)構(gòu)不合理
　　由于從動螺旋傘齒輪與差速器聯(lián)接采用開槽螺母加開口銷鎖緊（見圖1），而螺栓的擰緊力矩往往達不到要求，開口銷又只能防脫落但不能防松動，使用一段時間后，由于振動等原因易使開槽螺母產(chǎn)生松動，引起從動螺旋傘齒輪與差速器聯(lián)接螺栓松動，導(dǎo)致從動螺旋傘齒輪竄動，引起齒面磨損和螺栓損壞。
　　另外，固定差速器總成軸承座的8.8級螺栓用鐵絲防松（見圖2），也存在松動的隱患，一旦松動，也會導(dǎo)致從動螺旋傘齒輪竄動，引起齒面磨損。
　　1.3 齒面硬度不均勻、輪齒淬火變形
　　齒面硬度不均勻、輪齒淬火變形也是造成齒面磨損的原因之一，從動螺旋傘齒輪直徑（410mm）較大，厚度尺寸（49mm）較小，屬盤類零件，在淬火時易產(chǎn)生變形，齒面硬度不均勻。
　　1.4 軸承預(yù)緊力的影響
　　按原設(shè)計要求，差速器兩端圓錐滾子軸承在裝配時沒有施加預(yù)緊力，使用一段時間后，配合間隙增大，差速器總成與從動螺旋傘齒輪會產(chǎn)生軸向竄動，傳遞動力時產(chǎn)生碰撞，從而引起齒面磨損。
　　1.5 螺旋角的影響
　　原主、從動螺旋傘齒輪的螺旋角為15°，螺旋角較小，重疊系數(shù)小，從而使接觸面積小，在傳遞動力時接觸點受力增大，易引起疲勞磨損。
　　2　改進措施
　　2.1 加強裝配控制
　?。?） 在裝配時加強齒側(cè)嚙合間隙控制，通過改變調(diào)整墊片的厚度及調(diào)整螺母的位置，調(diào)整螺旋傘齒輪齒側(cè)嚙合間隙在0.2～0.4mm之間，并用塞尺檢驗。
　　（2） 調(diào)整螺旋傘齒輪嚙合印痕，用涂紅丹粉的方法檢驗。從動螺旋傘齒輪的嚙合印痕應(yīng)該為：齒面接觸斑點沿齒高方向長度為全齒高的37％～60％，沿齒長方向為齒長的35％～65％，工作齒面（凸面）的接觸斑點控制在齒的中部偏向小端，距小端為齒長的7％～15％，非工作齒面（凹面）的接觸斑點控制在齒的中部（見圖3）。
　　2.2 結(jié)構(gòu)改進
　　2.2.1 改進螺栓防松方式，引進高強度螺栓防松
　?。?） 改變從動螺旋傘齒輪與差速器聯(lián)接螺栓的結(jié)構(gòu)，取消開口銷鎖緊的結(jié)構(gòu)（見圖4），同時取消軸承座固定螺栓串聯(lián)鐵絲防松的結(jié)構(gòu)（見圖5），全部采用高強度螺栓，螺栓性能等級由8.8級提高到10.9級。

　?。?） 采用高強度墊圈，墊圈性能等級300HV。
　?。?） 裝配時涂高強度的螺紋鎖固劑。螺紋鎖固劑可用于承受強烈振動和沖擊的螺紋件的鎖固。通過改進，有效地防止了螺紋的松動現(xiàn)象，提高了聯(lián)接強度，避免了因螺母松動而引起的從動螺旋傘齒輪竄動。
　　2.2.2 改變主、從動螺旋傘齒輪的螺旋角
　　主、從動螺旋傘齒輪的螺旋角由15°改為35°，加大了重疊系數(shù)，在傳遞動力時使接觸點增多，受力面積增大，不容易引起疲勞磨損。
　　2.3 工藝改進
　　（1） 加強螺旋傘齒輪滲碳層深度控制，改進淬火工藝，采用壓淬法，即淬火時采用壓淬設(shè)備，將各齒同時壓緊。這種方法可有效地防止齒面變形，提高齒輪淬火精度。
　?。?） 主、從動螺旋傘齒輪加工為成品后，用專用機床進行選配研磨，配對包裝，可有效地保證齒輪的配合尺寸，使齒面重疊系數(shù)較大。
　　2.4 增加軸承預(yù)緊力
　　適當(dāng)增加主傳動（主螺旋傘齒輪和差速器）圓錐滾子軸承預(yù)緊力，不僅能提高旋轉(zhuǎn)精度和支承剛度，以及軸承的使用壽命，還能防止因軸承間隙過大而引起的從動螺旋傘齒輪竄動。
　　3　結(jié)束語
　　通過以上改進，解決了主、從動螺旋傘齒輪磨損問題，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，配以合理潤滑，定期維護，有效地延長了傳動系統(tǒng)的使用壽命。通過在ZL50F 型裝載機主傳動上實際應(yīng)用，效果良好。
來源：《工程機械》第40卷 2009年7月