維美德191拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的國(guó)產(chǎn)化替代可行性研究

王軍

摘要：針對(duì)維美德191拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸頻繁斷裂的情況，為節(jié)約維修換件成本，進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化替代件的可行性研究工作。

關(guān)鍵詞：輸出軸測(cè)繪；工裝夾具；替代件；材質(zhì)；對(duì)比分析

中圖分類號(hào)：S2328文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.006

0引言

隨著我國(guó)綜合國(guó)力的大幅提升，國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到顯著增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)三農(nóng)方面的扶持力度也空前加大，進(jìn)而持續(xù)推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的步伐，其中農(nóng)機(jī)作業(yè)型式的現(xiàn)代化建設(shè)具有最為直觀的體現(xiàn)。

黑龍江是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地多，農(nóng)機(jī)作業(yè)面積大、任務(wù)重，進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)的保有量十分巨大。從歐美進(jìn)口的大馬力拖拉機(jī)的性價(jià)比較高，老百姓十分認(rèn)可，唯一讓農(nóng)戶忌憚的是其日常維修、保養(yǎng)、換件成本太過(guò)昂貴，致使農(nóng)機(jī)戶的作業(yè)和使用成本提高很多，在影響農(nóng)戶收益的同時(shí)也限制了這些進(jìn)口拖拉機(jī)的使用頻次。為加快推動(dòng)我省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)進(jìn)程，提高這些進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)的使用效能，對(duì)其常用易損配件進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化研究已十分必要。

目前，這些進(jìn)口大馬力拖拉機(jī)最常用的易損配件主要是保養(yǎng)用配件、動(dòng)力輸出軸配件、傳動(dòng)皮帶配件和旋轉(zhuǎn)軸承配件四個(gè)種類，且所有這些常用易損配件還未真正實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代，農(nóng)機(jī)用戶還是以原廠配件為主進(jìn)行更換。

為此，我單位專項(xiàng)課題組特針對(duì)芬蘭維美德191拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化替代方面的可行性研究，現(xiàn)就研究情況進(jìn)行論述。

1原件檢測(cè)分析結(jié)果

11原件測(cè)繪圖

動(dòng)力輸出軸原件經(jīng)細(xì)致測(cè)繪后成圖，見(jiàn)圖1。

1.2原件的檢測(cè)報(bào)告

原件的檢測(cè)報(bào)告如下：

（1）原廠件實(shí)物照片見(jiàn)圖2；

（2）原件材質(zhì)化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)圖3；

（3）原件表面金相組織照片見(jiàn)圖4；

（4）原件芯部金相組織照片見(jiàn)圖5；

（5）原件檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖6。

2改進(jìn)試件試驗(yàn)情況

21改進(jìn)試件設(shè)計(jì)圖

動(dòng)力輸出軸試制樣件經(jīng)改進(jìn)設(shè)計(jì)后成圖，見(jiàn)圖7。

22扭斷試驗(yàn)工裝夾具設(shè)計(jì)圖

扭斷試驗(yàn)用工裝夾具經(jīng)與濟(jì)南中創(chuàng)工業(yè)測(cè)試系統(tǒng)有限公司對(duì)接并嚴(yán)格按照芬蘭維美德191拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的實(shí)際使用情形進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完成的工裝夾具圖紙如下：

（1）動(dòng)力輸出軸六鍵扭轉(zhuǎn)套設(shè)計(jì)后成圖，見(jiàn)圖8。

（2）動(dòng)力輸出軸通用扭轉(zhuǎn)連接套、軸向定位銷軸設(shè)計(jì)后成圖，分別見(jiàn)圖9、圖10。

23試制樣件的選材

試制樣件的材料選用高強(qiáng)度42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼，選材與原件一致，其材質(zhì)的化學(xué)成分與原件對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

24試制樣件的加工工藝及熱處理工藝

241試制樣件1

動(dòng)力輸出軸試制樣件1的加工工藝及熱處理工藝簡(jiǎn)述如下：

（1）原材料選用60～65 mm的高強(qiáng)度42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼棒料進(jìn)行粗車加工。

（2）粗車加工后的軸體進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)處理，淬火加熱時(shí)間為1.5 h，淬火溫度為850 ℃，之后進(jìn)行油冷至230 ℃；再進(jìn)行高溫回火處理，溫度為560 ℃，時(shí)間為25～3 h；高溫回火后，進(jìn)行常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達(dá)到270～280 HBS。

（3）精車加工，除軸體頭部的密牙花鍵部分外，其余全部加工成形，為便于樣件加工，頭部密牙花鍵部分改成方形，暫不影響試制和測(cè)試。

（4）軸體機(jī)械加工完成后，六齒花鍵部分表面中頻淬火處理，淬火溫度為850 ℃，然后用常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達(dá)到53～57 HRC。

（5）軸體進(jìn)行人工48 h時(shí)效處理，溫度為200 ℃，去除表面應(yīng)力。

（6）試制的動(dòng)力輸出軸樣件1加工完成。

242試制樣件2

動(dòng)力輸出軸試制樣件2的加工工藝及熱處理工藝簡(jiǎn)述如下：

（1）原材料選用60～65 mm的高強(qiáng)度42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼棒料進(jìn)行粗車加工。

（2）粗車加工后的軸體進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)處理，淬火加熱時(shí)間為1.5 h，淬火溫度為850 ℃，之后進(jìn)行油冷至230 ℃；再進(jìn)行高溫回火處理，溫度為560 ℃，時(shí)間為2.5～3 h；高溫回火后，進(jìn)行常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達(dá)到270～280 HBS。

（3）精車加工，除軸體頭部的密牙花鍵部分外，其余全部加工成形，為便于樣件加工，頭部密牙花鍵部分改成方形，暫不影響試制和測(cè)試。

（4）軸體機(jī)械加工完成后，整體淬火處理，淬火時(shí)間1.5 h，淬火溫度為850 ℃，然后用常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達(dá)到53～57 HRC。

（5）軸體進(jìn)行人工48 h時(shí)效處理，溫度為200 ℃，去除表面應(yīng)力。

（6）試制的動(dòng)力輸出軸樣件2加工完成。

3試制樣件與原件對(duì)比結(jié)果

（1）動(dòng)力輸出軸試制樣件與原件的表面硬度及淬硬層深度對(duì)比情況見(jiàn)表2。

（2）動(dòng)力輸出軸試制樣件與原件的扭斷抗力對(duì)比試驗(yàn)報(bào)告情況見(jiàn)表3。

4初步結(jié)論

（1）在完成的抗扭測(cè)試條件下，試制樣件1不能滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）在完成的抗扭測(cè)試條件下，試制樣件2能滿足設(shè)計(jì)要求，即試制樣件2的選材、加工工藝、熱處理工藝可滿足設(shè)計(jì)替代要求，但還需進(jìn)一步完善，使之與原件的抗扭力矩最為接近為佳。

5下一步深入方案說(shuō)明

（1）以動(dòng)力輸出軸試制樣件2為準(zhǔn)，再加工2批樣件。

（2）精細(xì)調(diào)整最后一步的熱處理工藝，使樣件的抗扭強(qiáng)度與原件基本接近，偏差爭(zhēng)取控制在±3%以內(nèi)。

（3）達(dá)標(biāo)后的樣件與原件進(jìn)行疲勞強(qiáng)度對(duì)比測(cè)試，為最終國(guó)產(chǎn)化替代方案的可行性提供理論依據(jù)。

（4）盡快實(shí)現(xiàn)該規(guī)格動(dòng)力輸出軸的國(guó)產(chǎn)化替代可行性技術(shù)方案。

綜上所述，該動(dòng)力輸出軸在能有效形成成熟的加工工藝及熱處理工藝，且在疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)及使用要求的前提下，完全可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代生產(chǎn)。國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)后該易損件的供貨期及時(shí)，價(jià)格下降很多，能有效保障該型進(jìn)口拖拉機(jī)的作業(yè)效能和換件費(fèi)用，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。endprint