装载机变速箱输出轴端锁紧方式的改进.pdf

1112011 07 上 装载机变速箱输出轴端锁紧方式的改进 徐伶俐 徐州华东机械厂 江苏 徐州 221006 中图分类号 tu623 9 文献标识码 c 文章编号 1001 554x 2011 07 0111 03 improvement of locking methods in gear box output shaft of loader xu ling li 1 现有锁紧结构的质量缺陷 装载机变速箱输出轴总成作为传递转矩与调 节转速的连接机构 其锁紧方式不可靠会引起密封 圈损坏 压紧螺栓松动 法兰花键磨损等一系列故 障 其重要性不言而喻 目前大多数装载机生产厂 的变速箱输出轴端采用压板及螺枪的锁紧结构 见 图 1 图 1 现有输出轴端的锁紧结构 对市场上现有 5t 级装载机变速箱的质量数据 进行统计表明 因锁紧不牢靠导致输出轴总成的故 障主要有压紧螺栓松动断裂 密封圈损坏漏油以及 收稿日期 2011 05 16 通讯地址 徐伶利 江苏省徐州市矿山路华东机械厂托辊 分厂 图 2 现有输出轴锁紧结构的故障点分布比率 法兰花键磨损 各自占比见图 2 2 变速箱输出轴几种常见锁紧结构及其对比 不论是行星式变速箱还是定轴式变速箱 目 前国内外输出轴总成的常见锁紧结构有如下 5 种 1 压板 密封圈细牙螺栓 弹簧垫圈 的 传统型防松结构 见图 3 该锁紧结构主要依靠 弹簧垫的张力 螺纹的牙型角度及有效牙型数量来 增大螺栓转动的摩擦阻力矩 提高螺栓的防松系 数 从而实现输出轴的轴端锁紧 该防松方式的优 点是装配简单 标准件通用率高 维修和配件更换 方便 缺点是防松能力有限 效果不佳 特别是应 用在作业工况相对恶劣的 5t 级装载机上 松动问 题更为明显 目前国内装载机行星式变速箱的输出 轴防松结构几乎不再采用该锁紧方式 但在一些轴 向力相对较小 传递转矩要求不高 作业工况较好 112 的场合应用仍然比较多 如农业机械的变速箱与驱 动桥 小型减速器等等 螺栓 弹垫 图 3 传统型防松结构 图 4 嵌入限位式防松结构 2 压板 密封圈 细牙螺栓 止动锁片 的压装嵌入限位式防松结构 见图 4 该锁紧结 构主要依靠锁片孔与螺栓头边的强力挤压 螺纹的 牙型角度及有效牙型数量来增大螺栓转动的摩擦阻 力矩 通过强制提高螺栓防松能力的方式来实现输 出轴的轴端锁紧 该紧固方式的优点是防松能力较 强 可靠性较高 零件数目少 缺点是对螺栓的性 能等级及质量控制要求高 锁片孔大小与螺栓头边 的装配挤压量控制较严格 而且需要配备专有的压 装工具将锁片压装到位 在野外维修时不易拆卸 目前使用该防松结构的主要有德国 zf4wg 系列定 轴式变速箱和杭齿 wg180 定轴式变速箱 若制造 商能对零件质量和装配环节进行很好的控制 不失 为一种工程机械变速箱理想的防松模式 3 压板 密封圈 细牙螺栓 翻边锁片 的紧固螺栓头边的防松结构 见图 5 该锁紧结 构主要通过锁片翻边后强力包裹螺头侧边 螺纹的 牙型角度及有效牙型数量来增大螺栓转动的摩擦阻 力矩 也是依靠强制提高螺栓防松能力的方式来实 现输出轴的轴端锁紧 该紧固方式的优点是野外维 修拆装时十分方便 缺点是对螺栓的性能等级及质 量控制要求高 装配时对锁片翻边的规范性 螺栓 的拧紧力矩值 紧固胶涂抹量的均匀性以及轴向间 隙的调整等方面要求很严格 同时锁片翻边的操作 烦琐 工作量大 且重载作业工况下存在轴向窜动 并引起渗漏的缺陷 目前国内行星式变速箱输出轴 以及定轴箱档位离合器的轴向防松主要采用该锁紧 结构 如杭齿 50 行星箱 临工 a301 行星箱 徐 工改进前的 2bs315a 系列行星箱 但该锁紧结构 在一些轴向窜动量大 传递转矩高 作业工况恶劣 的场合下适应性较差 图 5 紧固螺栓头边的防松结构 图 6 轴向定位防松结构 4 密封圈 开口螺母 开口销 的轴向定 位防松结构 见图 6 该锁紧结构主要通过开口 销插入开口螺母与开孔轴的通孔内达到限制螺母轴 向窜动 从而实现输出轴的轴向锁紧 该紧固方式 的最大优点是螺母所需拧紧力矩不大 对螺母质量 控制要求不高 野外维修时容易拆装 缺点是在装 配开口销时 其位置与螺母的槽口不易调整到位 导致轴向轻微窜动 加快油封唇口的磨损 增加输 出轴渗漏的几率 目前仅柳工的 bs305 系列行星 式变速箱输出轴采用该锁紧结构 为了解决使用一 1132011 07 上 段时间后因输出轴漏油造成对手制动器摩擦片的损 伤 在变速箱箱体上增加导油管 疏通从箱内渗漏 的油液 5 压板 密封圈 自锁螺母 的自锁螺母 防松结构 见图 7 该锁紧结构主要通过尼龙或 金属螺母的自锁性能满足各种恶劣作业工况下的要 求 从而实现输出轴的机械式防松 该锁紧方式的 优点是预紧力控制好 防松可靠性高 重载转矩和 冲击载荷的工况适应能力强 零件数目少 标准件 通用率高 缺点是对正反交替转动的高频率较为敏 感 不论是尼龙还是金属自锁螺母均存在野外维修 时拆装困难的致命弊端 且均为一次性使用 对于 尼龙自锁螺母还存在对油温较为敏感和适应性差的 缺陷 目前龙工 厦工 成工 5t 级系列行星式变 速箱以及行业内 3t 级变速箱 变矩器输出轴均采 用该锁紧结构 应用相对较为广泛 图 7 自锁螺母防松结构 3 锁紧结构的改进 通过最新的调研分析 发现徐工科技设计了 一种新型输出轴轴端锁紧结构 该结构既能满足重 载工况的作业要求 又具有较好的维修性能 其三 维模型结构见图 8 该锁紧结构由输出轴 连接法兰 厚垫圈 密 封圈以及锁紧螺母组成 在锁紧螺母拧紧到一定程 度后 通过在输出轴凹槽处对螺母的锁紧边进行铆 冲 以确保锁紧螺母不能转动 其紧固与防转效果 是通过锁紧螺母的拧紧力矩与锁紧边的铆冲深度来 实现 该防松结构通过 doe 试验方法对锁紧螺母 的结构型式及其锁紧边的控制因子值进行了优化 图 8 新型锁紧结构 该锁紧方式的优点是防松可靠性高 能满足 整机重载 振动以及冲击载荷的工况要求 采用撬 开铆冲锁紧口 拧松锁紧螺母两级拆卸手段可实现 拆装方便性 零件数目较少 装配简单 可减轻劳 动强度并能提高装配效率与质量 野外维修拆装 后 厚垫圈及锁紧螺母可再次使用 满足节能环保 要求 该结构具有稳定的传扭能力 是一种有效的 轴向锁紧新型防松型式 适合于工况恶劣场合下的 重