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液力变矩器使用中主要存在如下几个问题:发热、输出力矩不足、输出轴不转动、压力不正常、异常噪声等。经过深入分析,引起上述几大问题的原因多种多样,通常按照变矩器组成的3大系统(固定支承系统、动力传动系统、循环油路系统)对液力变矩器的故障进行分类。
  固定支承系统中主要是轴承类故障,动力传动系统中主要是传动件类故障,循环油路系统中主要是密封件类故障。本文就这3类故障对其产生原因进行分析,并提出改进措施。
  1轴承类失效的原因分析及改进措施
  液力变矩器轴承类失效主要表现为轴承滚道、滚珠(柱)疲劳点蚀、保持架断裂、套圈磨损断裂,从设计、制造、使用3方面进行分析。
  (1)设计方面。由于液力变矩器内部流体的流动,造成液力变矩器泵轮、涡轮、导轮承受一定的轴向力。目前轴向力的计算方法尚不成熟,一般采用经验法和类比法设计。在实践中发现液力变矩器的轴承选型存在问题,选用了不能承受较大轴向力的深沟球轴承,或角接触球轴承的压力角偏小,保持架选用了胶木材质,不能耐高温、易脆断,或轴承的结构型式不太合理,不能承受较大轴向力。
  (2)制造方面。轴承加工精度达不到设计要求,如跳动公差偏大、滚道精度低,形状与设计差别较大、滚道与滚珠存在缺陷等;热处理硬度偏低,心部组织存在缺陷、内部应力较大,黄铜保持架材料没有按照标准配方生产,杂质较多、容易脆裂;滚珠兜孔的锁扣不均匀,容易导致滚珠卡死,轴承装配时预紧变形量不合理,轴承安装方法不当等。
  (3)使用方面。液力传动油中存在细小金属颗粒,油质较差、长期在高温下工作,不注意保养,使得润滑油孔堵塞,轴承缺乏润滑等。
  针对上述轴承失效的原因,首先要在充分理解整体设计意图的基础上,辅以计算手段,确定轴承寿命,同时从保持架的材料和型式、游隙选择,轴承结构型式和使用条件、承载能力,轴承装配型式等方面开展有针对性研究,最后确定合理的轴承类型和结构型式、精度标准等。其次,加强轴承入厂检验和装配检验,根据轴承安装要求,设计安装工装,不能采用工装的地方,采用热套或冷冻安装,确保安装时轴承滚道和滚珠不受损坏。装配过程中注意清洗零部件,保证试验用油的清洁度,及时更换试验台的液力油,确保轴承在出厂时不受油液污染的影响。使用过程中注意保养,发现油液污染较重时应及时更换。
  2传动类失效的原因分析及改进措施
  液力变矩器传动失效主要表现为发热、动力输出中断等。
  2.1齿轮失效原因分析
  (1)设计方面。一般变矩器中的齿轮可分为2种,一是承受较小转矩的齿轮,其安全系数很高,但在生产实践中发现,通常很多企业根据本企业实际状况来选择材料和热处理工艺,往往忽视加工精度对齿轮寿命的影响,配对齿轮硬度差选得过大;二是承受较大转矩的齿轮,用于传递主动力,由于空间结构的限制,其安全系数一般不太高,往往忽视根部圆角的设计,导致应力集中现象,或结构设计不合理,导致齿轴断裂。
  (2)制造方面。由于齿轮加工工艺路线较长,如果省略某些中间过程的热处理,或如处理不到位,将导致加工后因应力释放而变形;由于在加工过程中,齿轮刀具严重磨损仍未更换或重磨,或加工机床精度下降等情况,导致齿轮实际加工精度达不到设计要求。由于齿轮加工精度不高和齿面热处理不到位,会出现齿轮齿顶磨凸、变矩器发热等故障。
  (3)使用方面。啮合齿轮之间存在异物是齿轮失效的主要原因。
  2.2叶轮失效原因分析
  叶轮失效主要表现在制造方面,如铸造用材料杂质过多、热处理不到位、内部应力过大,在高速运转情况下导致叶轮开裂;叶轮未作密封性试验,因铸造缺陷,导致油液从叶轮外壳中渗漏,内泄漏过大,引起变矩器发热等。
  2.3轴类零件失效原因分析
  (1)设计方面。由于采用类比方法设计,没有进行校验,使得设计的安全系数偏低,导致发生疲劳断裂,或者由于整机设计时存在共振点,使原设计的强度不能满足要求等。
  (2)制造方面。若热处理工艺不到位或省略不做,热处理过程中产生的内裂纹没有经过探伤就直接装机;加工过程中产生的微裂纹检验不到位,加工尺寸与设计值偏差过大,加工中的细节关注不够等,均会造成轴类零件脆性断裂现象发生,从而导致动力输出中断。
  (3)使用方面。在使用中频繁超载,导致累积塑性变形而扭断。
  2.4改进措施
  针对上述的原因分析,主要还是从设计、制造、使用3方面入手加以改进。
  (1)设计方面。合理选择设计参数,加强对设计零件的校核与验算,确保零件具有一定的安全系数;通过生产实践中经常出现的失效案例,开展深入研究,找出失效的根本原因,采取针对性措施。对于轴类零件进行有限元分析,发现薄弱环节及时改进;齿轮设计需要加强对抗弯强度和表面接触疲劳强度进行校核,选择合理的安全系数,关注热处理方法和材料的选择。在引进产品国产化过程中,由于与发达国家的材料质量存在差异,需要独立开展这方面的研究,积累数据,

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