国产ZL40／50行星变速箱.doc

国产行星变速箱，采用滚柱式超越离合器，该技术最早来源于五六十年代国外进口装载机，后经过了国内专家的吸收和改进。其最初的设计理念是为了满足四吨装载机的工况要求。在实现国产化后，又应用于五吨装载机传动系。随着近年来五吨装载机新机型的推陈出新，尤其是装载机机型的问世，整机性能得到了极大提升，因此对配置国产变速箱的传动系来说，已显得极为脆弱。这可从最初常见的的变矩器弹性板撕裂可见一斑。在增加弹性板厚度或数量之后，失去了较好缓冲保护的超越离合器，其工况适应性越来越差，滚柱的承载能力明显不足，早期故障频繁出现，呈现逐年增加趋势。大超越离合器总成常见故障表现：打滑、抱死。其失效型式表现如下：、弹簧、顶销失效；、保持架损坏、内环凸轮工作平面过早出现弧线压痕；、滚柱过度磨损。目前国产变速箱采用的是滚柱式超越离合器，按其具体的结构又可分为带保持架结构和弹簧顶销结构两种。其中采用保持架结构的如柳工、厦工、临工，采用弹簧顶销结构的如杭齿、徐工。下面就其失效形式，作一些分析：一、弹簧顶销结构的超越离合器弹簧顶销结构的滚柱式超越离合器，一般采用颗直径的滚柱，个小弹簧、顶销，滚柱楔紧角一般定位在左右。由于空间限制，该结构形式无法保证弹簧、顶销的安装角轴线通过滚柱中心，顶销端部与滚柱发生偏磨，同时顶销受到滚柱一个偏离轴线的力，在频繁的挤压、推进过程中，顶销与凸轮的个小孔孔口发生刮削摩擦。孔口如果倒钝不好或毛刺未去清，易使顶销配合面受伤，发生卡滞，造成滚柱楔紧时的弹簧推力不均，滚柱发生倾斜，易造成滚柱的卡死，即通常所说的超越离合器抱死。由于根小弹簧的直径很小，仅为，当其发生疲劳强度失效时，顶销会全部嵌入小孔中失效。此外，当变速箱中油液清洁度很差时，脏物进入凸轮小孔后不能排出，使弹簧失效，与顶销一同嵌入孔内。超越离合器在频繁的超越与结合过程中，由于离心力的作用，滚柱与凸轮的尖角处存在撞击和摩擦，滚柱面容易受伤，凸轮的尖角处容易受损。由于滚柱表面的损伤，楔紧时凸轮承载工作面会受到破坏，同时滚柱的磨损使楔角不断增大，使超越逐渐发生打滑。而且超越离合器的顶销端部泄油小孔容易受损后堵塞，使顶销在内环小孔中形成油缸效应，无法正常工作，从而造成失效。弹簧顶销结构的优点是楔紧工作时对同步性要求低，弹簧顶销对滚柱的磨损有一定的自动补偿能力；缺点是实际楔紧工作时承载的滚柱数量较少，承载能力较低。二、带保持架结构的超越离合器带保持架结构滚柱式超越离合器，一般采用颗滚柱，楔紧角在左右。在同是颗数量滚柱楔紧工作情况下，从理论计算的角度来考虑，因其直径小，强度不如由的滚柱。但保持架结构存在一个最大优点：工作时的同步性好，实际结合工作的滚柱数量多。因此，实际的承载能力可能比弹簧顶销式的还要高一些。其同步性的实现如下：在装载机铲装作业时，离合器内外环同向旋转；当重载时，内环由于受到外载传来的阻力，转速迅速降低，颗滚柱在保持架的强制性带动下，同时进入楔紧工作。从同步性可以看出保持架结构对以下面两点要求很高：（）保持架的等分精度、强度，热处理变形（）滚柱的尺寸大小精度如果等分精度不高，变形较大或者滚柱的尺寸大小不一致，都会影响进入楔紧工作的滚柱数目。在超越的离合过程中，保持架受到频繁的冲击，如果同时存在应力，特别容易导致损坏，必须有较高的强度。无论弹簧顶销结构还是带保持架结构的超越离合器，对内环凸轮的工作面都要求有一定的硬化层深度，以保证硬度。内环凸轮一般采用轴承钢材料，进行渗碳淬火处理至。渗碳层太浅，硬度过低容易过早出现弧线状压痕；渗碳层太深，虽然提高了硬度，但材料容易发生淬裂。因此对热处理工艺要求较高。结合以上情况分析，对于弹簧顶销结构的滚柱式超越离合器，可参考以下方法进行改进提高：改变内环凸轮结构，使顶销、弹簧中心尽量通过滚柱中心。滚柱在超越状态时与凸轮伸出部分的平面相接触，消除了原结构凸轮尖角部易损坏的现象。结构如下：调整热处理工艺流程。使凸轮平面的渗碳层硬度尽量提高至上限，使承载能力提高。控制箱体清洁度，保证油液的清洁。以上提出的改进分析，仅苁钩嚼牒掀鞯氖倜谙钟谢下杂刑岣撸荒艽痈旧辖饩銎涑性啬芰蛔愕奈侍狻纱宋颐强梢匝扒笃渌性啬芰锨康某浇峁剐褪剑捍由杓剖植岵荒芽吹剑嚼牒掀鞒俗畛墓鲋浇峁雇饣勾嬖谄渌峁剐褪健缂旨健槭健韵卤慵虻樯芰街趾芫叻骨绷型娲鲋降牧街中褪降某嚼牒掀餍褪健?lt;BR一种依靠磁力复位棘爪的棘轮超越离合器（下转第页）磁力复位棘爪的棘轮超越离合器，为科泰传动技术（天津）有限公司最新推出的专利产品。该技术最早是为了解决石油工业抽油机的超越离合器可靠性问题。该种超越离合器的优点是：传递扭矩大，扭矩值可根据工况要求进行调整设计；采用永磁铁的吸力可确保棘爪与棘轮的啮合，消除了弹簧复位的金属疲劳问题，确保棘爪长时间工作的可靠性；单个棘爪的损坏不会影响离合器的可靠性；同时离合器对油液清洁度不敏感，随工作时间的增加，棘爪与棘轮啮合的同步性提高，传扭的承载能力也相应提高。不足处：为了保证啮合的同步性要求对加工分度的误差控制特别高。工作时存在一定的的冲击及噪音，对轴承的耐冲击强度要求较高。因此，该结构设计中采用了两个圆柱滚子轴承进行支撑。随着使用时间的增加，棘爪与棘轮啮合的同步性会逐渐提高，载荷分配会变得均匀。就目前该产品在二级市场（配件市场）的使用情况来看，其寿命不会低于小时。双保持架型楔块式超越离合器（）双保持架型楔块式超越离合器由厦门恒瑞达机械有限公司生产。该离合器是针目前滚柱式超越离合器早期失效的现状，进行的特殊工况设计，在保持原有超越总成（二轴）通用件的基础上，改变内环凸轮为内圈，使结构更为简单、合理。该离合器采用双保持架结构，将个楔块精准定位，达到全同步效果，提升扭矩到，以上。其中楔块采用材料纳米加工方法，尺寸精度达，纳米，工作面采用对数螺旋曲线保证其长寿命，经使用分析其寿命在小时以上。存在以下两大特性：全同步：离合器的全部楔块被双隔离环予强制定位，当啮合同时发生时能精确地保持其位置，使每个楔块受到控制并强制地受到适当份额的工作载荷，避免了个别楔块在负荷下逆转，使得其载荷转移到相邻的楔块上而产生不同步现象。预压力：预压力由作用在楔块上的弹簧带来完成，楔块与内外滚道保持着力的接触，以便保证需要时的啮合。与传统滚柱式超越离合器比较，其存在以下优点：超越工况楔块基本无摩擦个楔块保持全同步能保证自锁角恒定受力均匀，工作稳定承受扭矩大，使用寿命长相同工况作业量，整机油耗少。国产行星变速箱超越离合器故障分析及对策徐工研究院赵丽娟杨小兵国产行星变速箱，采用滚柱式超越离合器，该技术最早来源于五六十年代国外进口装载机，后经过了国内专家的吸收和改进。其最初的设计理念是为了满足四吨装载机的工况要求。在实现国产化后，又应用于五吨装载机传动系。随着近年来五吨装载机新机型的推陈出新，尤其是装载机机型的问世，整机性能得到了极大提升，因此对配置国产变速箱的传动系来说，已显得极为脆弱。这可从最初常见的的变矩器弹性板撕裂可见一斑。在增加弹性板厚度或数量之后，失去了较好缓冲保护的超越离合器，其工况适应性越来越差，滚柱的承载能力明显不足，早期故障频繁出现，呈现逐年增加趋势。大超越离合器总成常见故障表现：打滑、抱死。其失效型式表现如下：、弹簧、顶销失效；、保持架损坏、内环凸轮工作平面过早出现弧线压痕；、滚柱过度磨损。目前国产变速箱采用的是滚柱式超越离合器，按其具体的结构又可分为带保持架结构和弹簧顶销结构两种。其中采用保持架结构的如柳工、厦工、临工，采用弹簧顶销结构的如杭齿、徐工。下面就其失效形式，作一些分析：一、弹簧顶销结构的超越离合器弹簧顶销结构的滚柱式超越离合器，一般采用颗直径的滚柱，个小弹簧、顶销，滚柱楔紧角一般定位在左右。由于空间限制，该结构形式无法保证弹簧、顶销的安装角轴线通过滚柱中心，顶销端部与滚柱发生偏磨，同时顶销受到滚柱一个偏离轴线的力，在频繁的挤压、推进过程中，顶销与凸轮的个小孔孔口发生刮削摩擦。孔口如果倒钝不好或毛刺未去清，易使顶销配合面受伤，发生卡滞，造成滚柱楔紧时的弹簧推力不均，滚柱发生倾斜，易造成滚柱的卡死，即通常所说的超越离合器抱死。由于根小弹簧的直径很小，仅为，当其发生疲劳强度失效时，顶销会全部嵌入小孔中失效。此外，当变速箱中油液清洁度很差时，脏物进入凸轮小孔后不能排出，使弹簧失效，与顶销一同嵌入孔内。超越离合器在频繁的超越与结合过程中，由于离心力的作用，滚柱与凸轮的尖角处存在撞击和摩擦，滚柱面容易受伤，凸轮的尖角处容易受损。由于滚柱表面的损伤，楔紧时凸轮承载工作面会受到破坏，同时滚柱的磨损使楔角不断增大，使超越逐渐发生打滑。而且超越离合器的顶销端部泄油小孔容易受损后堵塞，使顶销在内环小孔中形成油缸效应，无法正常工作，从而造成失效。弹簧顶销结构的优点是楔紧工作时对同步性要求低，弹簧顶销对滚柱的磨损有一定的自动补偿能力；缺点是实际楔紧工作时承载的滚柱数量较少，承载能力较低。二、带保持架结构的超越离合器带保持架结构滚柱式超越离合器，一般采用颗滚柱，楔紧角在左右。在同是颗数量滚柱楔紧工作情况下，从理论计算的角度来考虑，因其直径小，强度不如由的滚柱。但保持架结构存在一个最大优点：工作时的同步性好，实际结合工作的滚柱数量多。因此，实际的承载能力可能比弹簧顶销式的还要高一些。其同步性的实现如下：在装载机铲装作业时，离合器内外环同向旋转；当重载时，内环由于受到外载传来的阻力，转速迅速降低，颗滚柱在保持架的强制性带动下，同时进入楔紧工作。从同步性可以看出保持架结构对以下面两点要求很高：（）保持架的等分精度、强度，热处理变形（）滚柱的尺寸大小精度如果等分精度不高，变形较大或者滚柱的尺寸大小不一致，都会影响进入楔紧工作的滚柱数目。在超越的离合过程中，保持架受到频繁的冲击，如果同时存在应力，特别容易导致损坏，必须有较高的强度。无论弹簧顶销结构还是带保持架结构的超越离合器，对内环凸轮的工作面都要求有一定的硬化层深度，以保证硬度。内环凸轮一般采用轴承钢材料，进行渗碳淬火处理至。渗碳层太浅，硬度过低容易过早出现弧线状压痕；渗碳层太深，虽然提高了硬度，但材料容易发生淬裂。因此对热处理工艺要求较高。结合以上情况分析，对于弹簧顶销结构的滚柱式超越离合器，可参考以下方法进行改进提高：改变内环凸轮结构，使顶销、弹簧中心尽量通过滚柱中心。滚柱在超越状态时与凸轮伸出部分的平面相接触，消除了原结构凸轮尖角部易损坏的现象。结构如下：调整热处理工艺流程。使凸轮平面的渗碳层硬度尽量提高至上限，使承载能力提高。控制箱体清洁度，保证油液的清洁。以上提出的改进分析，仅能使超越离合器的寿命在现有基础上略有提高，而不能从根本上触决其承载能力不足的问题。由此我们可以寻求其他承载能力较强的超越结构型式：从设计手册不难看到，超越离合器除了最常见的滚柱式结构外还存在其他结构型式。如棘轮棘爪式、楔块式。以下便简单介绍两种很具发展潜力，并有望替代滚柱式的两种型式的超越离合器型式。一种依靠磁力复位棘爪的棘轮超越离合器磁力复位棘爪的棘轮超越构滚柱式超越离合器，一般采用颗滚柱，楔紧角在左右。在同是颗数量滚柱楔紧工作情况下，从理论计算的角度来考虑，因其直径小，强度不如由的滚柱。但保持架结构存在一个最大优点：工作时的同步性好，实际结合工作的滚柱数量多。因此，实际的承载能力可能比弹簧顶销式的还要高一些。其同步性的实现如下：在装载机铲装作业时，离合器内外环同向旋转；当重载时，内环由于受到外载传来的阻力，转速迅速降低，颗滚柱在保持架的强制性带动下，同时进入楔紧工作。从同步性可以看出保持架结构对以下面两点要求很高：（）保持架的等分精度、强度，热处理变形（）滚柱的尺寸大小精度如果等分精度不高，变形较大或者滚柱的尺寸大小不一致，都会影响进入楔紧工作的滚柱数目。在超越的离合过程中，保持架受到频繁的冲击，如果同时存在应力，特别容易导致损坏，必须有较高的强度。无论弹簧顶销结构还是带保持架结构的超越离合器，对内环凸轮的工作面都要求有一定的硬化层深度，以保证硬度。内环凸轮一般采用轴承钢材料，进行渗碳淬火处理至。渗碳层太浅，硬度过低容易过早出现弧线状压痕；渗碳层太深，虽然提高了硬度，但材料容易发生淬裂。因此对热处理工艺要求较高。结合以上情况分析，对于弹簧顶销结构的滚柱式超越离合器，可参考以下方法进行改进提高：改变内环凸轮结构，使顶销、弹簧中心尽量通过滚柱中心。滚柱在超越状态时与凸轮伸出部分的平面相接触，消除了原结构凸轮尖角部易损坏的现象。结构如下：调整热处理工艺流程。使凸轮平面的渗碳层硬度尽量提高至上限，使承载能力提高。控制箱体清洁度，保证油液的清洁。以上提出的改进分析，仅能使超越离合器的寿命在现有基础上略有提高，而不能从根本上触决其承载能力不足的问题。由此我们可以寻求其他承载能力较强的超越结构型式：从设计手册不难看到，超越离合器除了最常见的滚柱式结构外还存在其他结构型式。如棘轮棘爪式、楔块式。以下便简单介绍两种很具发展潜力，并有望替代滚柱式的两种型式的超越离合器型式。一种依靠磁力复位棘爪的棘轮超越离合器磁力复位棘爪的棘轮超越离合器，为科泰传动技术（天津）有限公司最新推出的专利产品。该技术最早是为了解决石油工业抽油机的超越离合器可靠性问题。该种超越离合器的优点是：传递扭矩大，扭矩值可根据工况要求进行调整设计；采用永磁铁的吸力可确保棘爪与棘轮的啮合，消除了弹簧复位的金属疲劳问题，确保棘爪长时间工作的可靠性；单个棘爪的损坏不会影响离合器的可靠性；同时离合器对油液清洁度不敏感，随工作时间的增加，棘爪与棘轮啮合的同步性提高，传扭的承载能