某重卡差速器潤滑改進

張龍，鞏占峰，席飛，楊博華

某重卡差速器潤滑改進

張龍，鞏占峰，席飛，楊博華

（陜西漢德車橋有限公司，陜西西安 710200）

通過對某重卡驅(qū)動橋售后失效件的分析確定了差速器故障的主要失效形式，利用有限元仿真對現(xiàn)有差速系統(tǒng)進行了潤滑研究，根據(jù)研究結(jié)果對現(xiàn)有差速器總成進行了潤滑改進。通過多輪分析和試驗驗證，確定了差速器最終的優(yōu)化結(jié)構(gòu)。售后統(tǒng)計，切換后輪間差速系統(tǒng)故障率降低了50%以上，改進效果顯著。

重卡；差速器；潤滑改進

前言

現(xiàn)有重型汽車驅(qū)動橋系統(tǒng)中，輪間差速器總成故障索賠較高，較高的差速器故障率給公司帶來巨大經(jīng)濟損失，也給客戶帶來了誤工成本的增加，造成客戶抱怨，亟需進行重點攻關以解決目前存在的問題。

本文通過對售后失效件的分析確定了差速器故障的主要失效形式，利用有限元仿真對現(xiàn)有差速系統(tǒng)進行了潤滑研究，根據(jù)研究結(jié)果對現(xiàn)有差速器總成進行了潤滑改進。通過多輪仿真分析和試驗驗證，確定了差速器最終的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，并完成了優(yōu)化差速器總成的全面切換。售后統(tǒng)計，切換后輪間差速系統(tǒng)故障索賠降低了50%以上，證明了此次改進的有效性。

1 售后失效分析

通過對舊件的拆解發(fā)現(xiàn)其主要故障類型為：十字軸與行星輪異常磨損、燒死、十字軸斷裂等現(xiàn)象。經(jīng)分析故障是由于差速器內(nèi)部零件潤滑不暢所導致。

（1）潤滑不暢導致差殼內(nèi)腔熱量及雜質(zhì)排不出去，使零件間的磨損加劇，使行星輪發(fā)生異常磨損、點蝕打齒。

（2）潤滑不好，在重載荷下行星輪與十字軸燒結(jié)，十字軸隨行星輪轉(zhuǎn)動導致十字軸受力方式發(fā)生改變，致使十字軸發(fā)生斷裂。

確認故障原因為潤滑不暢引起，故針對該原因，進行分析改進。

2 有限元分析

在有限元分析軟件中劃分好網(wǎng)格，建立差速器流體模型，根據(jù)差速器實際工況，對現(xiàn)有差速器進行分析計算，得出在低速工況下，該差速器很難有效潤滑，提出了改進方案。

該方案將某側(cè)差速器的集油罩進行了優(yōu)化調(diào)整，殼體油道位置也進行全新布置，優(yōu)化油路后的結(jié)構(gòu)，能夠利于將差速器殼體內(nèi)的雜志帶出，加快油液循環(huán)。同時考慮殼體的剛性和強度，實現(xiàn)了殼體的輕量化設計。

圖1 結(jié)構(gòu)改進（左圖現(xiàn)結(jié)構(gòu)，右圖改進結(jié)構(gòu)）

圖2 結(jié)構(gòu)強度

如圖2所示，改進方案差速器殼最大應力為195MPa，該殼體屈服強度在370MPa，安全系數(shù)在1.9，符合設計強度要求。

因殼體的結(jié)構(gòu)變更，我們對主減總成支撐剛性也進行了校核，如表1所示，支撐剛性的錯位量分析可以看出，現(xiàn)結(jié)構(gòu)與改進結(jié)構(gòu)相當，結(jié)構(gòu)變更不會影響主減的職稱剛性。

表1 改進前后錯位量對比

如圖3所示，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在t=10-15s時間段內(nèi)工況下，進油量降低明顯，存在明顯的低洼，造成差速器在該狀態(tài)下潤滑狀態(tài)非常惡劣。而改進結(jié)構(gòu)，在全工況下，不存在低洼現(xiàn)象，進油量沒有減少，始終增加后穩(wěn)定在一個適當?shù)姆秶?。根?jù)表2可以看出，進油量是現(xiàn)有結(jié)構(gòu)3.3倍，差殼內(nèi)腔油量有了明顯提升。

表2 改進前后油量對比

3 試驗驗證

根據(jù)實際差速器工作狀態(tài)，我們策劃了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和改進結(jié)構(gòu)在不同工況下的差速器耐久試驗，通過對比我們能夠得出確認改進方案是否有效。在試驗前檢測十字軸軸頸、行星輪內(nèi)孔、行星輪墊片等尺寸和重量信息，試驗完成后再檢測，進而得到磨損量。

表3 工況1磨損量對比

如表3所示，工況1下，改進后墊片磨損量降低96%，十字軸軸頸磨損量降低93%，行星輪內(nèi)孔磨損量降低91%。降幅非常明顯。

表4 工況2磨損量對比

如表4所示，在工況2下，改進后墊片磨損量降低98%，十字軸軸頸磨損量降低78%，行星輪內(nèi)孔磨損量降低71%。降幅非常明顯。

通過臺架驗證可以得出，改進方案是有效的，可以進行市場批量驗證，通過市場驗證確認故障率和故障費用是否得到了明顯降低。

4 市場驗證

根據(jù)臺架驗證結(jié)果，我們進行了市場批量驗證，通過公司質(zhì)量部門的生死圖統(tǒng)計結(jié)果和售后反饋，實施更改后，差速器故障率得到了大幅降低。

表5 故障率同期對比

如表5所示，橋型A故障率降低75%，橋型B故障率降低53%，市場驗證表現(xiàn)良好，售后費用降幅明顯，抱怨大幅降低。

5 結(jié)論

本文運用有限元仿真的方法進行了差速器潤滑研究，通過分析提出了改進方案，并經(jīng)過臺架試驗驗證，在后續(xù)的市場驗證中也表現(xiàn)良好，售后費用降幅明顯，改進效果顯著。本文的分析結(jié)果對差速器的潤滑改進有一定的指導作用。

[1] 竺延年.最新車橋設計、制造、質(zhì)量檢測及國內(nèi)外標準實用手冊. 北京:中國知識出版社,2005.

[2] 賴姆佩爾.懸架元件及底盤力學.吉林:吉林科學技術出版社,1991.

[3] 丁煒琦,等.基于應力優(yōu)化的大客車結(jié)構(gòu)多目標優(yōu)化[J].汽車技術, 2010(4):4-7.

Improvement of Differential Lubrication of A Heavy Truck

Zhang Long, Gong Zhanfeng, Xi Fei, Yang Bohua

（Shaanxi Hande Axle Co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200）

The main failure forms of differential failure are determined through the analysis of the after-sales failure parts of a heavy truck drive axle, and the lubrication research of the existing differential system is carried out by using the finite element simulation, and the lubrication improvement of the existing differential assembly is carried out according to the research results. Through some analysis and test verification, the final optimization structure of the differential is determined.After-sales statistics show that the failure rate of the inter-wheel differential system after switching has been reduced by more than 50%, and the improvement effect is significant.

Heavy Truck; Differential; Lubrication Improvement

U463

A

1671-7988(2019)14-114-03

U463

A

1671-7988(2019)14-114-03

張龍，就職于陜西漢德車橋有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.037