重型汽車變速箱分離軸承提升優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

仝仲佳

（中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司， 山西 大同 037000）

引言

在重型汽車的構(gòu)造中，發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)之間的主要部件包含變速箱上的分離軸承、離合器壓盤以及摩擦片等。重型汽車車體較大，使用工況十分復(fù)雜，同時(shí)車體在工作中會(huì)經(jīng)常起步、剎車等，由于自身車體較大所以自身質(zhì)量較重，并且在使用中經(jīng)常會(huì)存在超載等不良操作行為，因此對(duì)于重型汽車的變速箱工作系統(tǒng)需要格外注意。分離軸承不僅能保證離合器的平穩(wěn)使用，同時(shí)能夠延長(zhǎng)重型汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)使用壽命。

1 重型汽車變速箱分離軸承用途分析

變速箱的離合器通常是由壓緊裝置、操縱機(jī)構(gòu)等4 個(gè)部分組成的，其中操縱機(jī)構(gòu)是控制分離軸承的重要部分。操縱機(jī)構(gòu)的起始點(diǎn)是通過司機(jī)對(duì)離合器腳踏板的踩踏開始的，隨后，通過司機(jī)對(duì)腳踏板產(chǎn)生的力進(jìn)行傳輸運(yùn)用到分離軸承上。套筒和分離軸承之間存在著一定距離的間隙，這種間隙被統(tǒng)稱為自由間隙，當(dāng)離合器分離時(shí)，間隙會(huì)減小，軸承會(huì)靠近杠桿。在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪進(jìn)行工作時(shí)，分離杠桿也會(huì)隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)，軸承由于杠桿的接觸也會(huì)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)中，變速器的輸出軸會(huì)進(jìn)行軸向移動(dòng)，這樣就可以使離合器進(jìn)行分離時(shí)變得非常柔和，提高分離軸承的使用壽命，減少重型汽車的損耗[1-2]。

2 重型汽車變速箱分離軸承工作原理

分離軸承的主要作用就是確保汽車的平穩(wěn)起步，并在變速換擋時(shí)減少變速齒輪之間的沖擊，它不僅能傳遞動(dòng)力，還可以切斷動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。分離軸承是由操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的，操縱機(jī)構(gòu)是讓離合器分離，最后進(jìn)行結(jié)合的機(jī)構(gòu)。重型汽車的分離軸承工作原理是由變速器輸入軸承的軸承蓋，通過回位彈簧將凸肩和分離叉進(jìn)行連接，并保持著2.5 mm 的間隙。在離合器在進(jìn)行工作時(shí)，分離叉向輸出軸進(jìn)行軸向移動(dòng)，最后通過分離軸承使分離杠桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以及移動(dòng)。

3 重型汽車變速箱分離軸承使用問題分析

3.1 分離軸承經(jīng)常卡滯

安裝新購(gòu)買的分離軸承之前要對(duì)分離軸承的旋轉(zhuǎn)、損壞以及卡滯等進(jìn)行仔細(xì)檢查，清潔表面后再進(jìn)行組裝。全新的分離軸承，會(huì)被鈣鈉基潤(rùn)滑脂覆蓋，這種分離軸承是不需要進(jìn)行潤(rùn)滑的，若是分離軸承通過汽油或柴油進(jìn)行沖洗，分離軸承表面的鈣鈉基潤(rùn)滑脂會(huì)被融化，進(jìn)而減少了分離軸承的壽命。只有對(duì)使用時(shí)間過長(zhǎng)的分離軸承進(jìn)行沖洗時(shí)才會(huì)選擇汽油或柴油，這樣才能加強(qiáng)分離軸承的潤(rùn)滑性，提高分離軸承的使用時(shí)長(zhǎng)。在對(duì)分離軸承進(jìn)行安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免運(yùn)用鐵錘進(jìn)行敲打，容易引起軸承的外殼變形。當(dāng)分離爪安裝完成后，出現(xiàn)分離軸承不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，應(yīng)及時(shí)檢查分離爪以及分離軸承的配件是否存在卡滯現(xiàn)象，否則會(huì)降低分離軸承的使用壽命。

3.2 分離軸承耐磨性差

在駕駛的過程中，大部分的司機(jī)采用半接合、半分離的途徑對(duì)車速進(jìn)行把控，這種駕駛行為是大部分司機(jī)的壞習(xí)慣。離合器在工作時(shí)屬于半結(jié)合的情況，這會(huì)導(dǎo)致摩擦片的磨損大幅度提高；當(dāng)分離軸承的熱量超過規(guī)定熱量會(huì)引起黃油融化流淌，熱量散發(fā)不出去，溫度越來越高，當(dāng)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間溫度過高的情況會(huì)導(dǎo)致分離軸承燒損[3]。所以司機(jī)要改變不良的操作習(xí)慣，在踩離合器時(shí)應(yīng)快速離開，不能通過離合器控制車速。

3.3 分離軸承發(fā)生干磨

重型汽車變速箱的分離軸承在工作中長(zhǎng)期暴露，且與地面距離過近，這就容易導(dǎo)致汽車在行駛過程中，途徑路面時(shí)，路面的雨水泥沙濺射到離合器以及分離軸承上，從而產(chǎn)生摩擦，最終導(dǎo)致離合器的分離軸承生銹，發(fā)生干磨，損壞分離軸承。還有可能是由于保養(yǎng)不到位，在進(jìn)行保養(yǎng)時(shí)，工作人員并沒有按照規(guī)定對(duì)分離軸承進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，導(dǎo)致分離軸承缺少潤(rùn)滑，發(fā)生干磨從而引起重型汽車變速箱分離軸承發(fā)生故障，最終致使分離軸承損壞。

3.4 分離軸承發(fā)出異響

重型汽車變速箱分離軸承發(fā)出異響，最主要的原因是踏板彈簧質(zhì)量并不過關(guān)，或者是由于長(zhǎng)期使用而導(dǎo)致的磨損。踏板彈簧的損壞會(huì)導(dǎo)致踏板下沉，無法有效地對(duì)離合器進(jìn)行分離，這樣一來，踏板的行程距離和離合器的縫隙會(huì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致在分離杠桿牽引下的分離軸承高速旋轉(zhuǎn)最終損壞。

4 變速箱分離軸承提升優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 改進(jìn)軸套，降低摩擦力

由于分離軸承過重以及輸出軸的套筒摩擦力較強(qiáng)，都有可能引起分離卡滯。現(xiàn)如今分離軸承的軸套通常都是通過合金或者鑄鐵產(chǎn)生的，這種分離軸承的軸套質(zhì)量在2.5 kg 左右。由于在工作時(shí)分離拔叉會(huì)沿著輸出軸承進(jìn)行反復(fù)的復(fù)返運(yùn)動(dòng)，在潤(rùn)滑劑不足的情況下會(huì)引起摩擦力增加，嚴(yán)重地影響了使用壽命。因此為了減少這種情況的發(fā)生，可以減輕軸套的質(zhì)量，可以通過鏤空的方式對(duì)軸套進(jìn)行建造，使軸套可以減輕256 g 的質(zhì)量，有效地對(duì)摩擦力進(jìn)行降低（見圖1），保護(hù)分離軸承。

圖1 改進(jìn)后的軸套

4.2 提升軸承軸套硬度

分離軸承在運(yùn)行的時(shí)候，拔叉的拔頭會(huì)對(duì)分離軸承的套筒進(jìn)行推動(dòng)，進(jìn)而讓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)力輸出同時(shí)使變速箱的動(dòng)力輸入進(jìn)行切斷。但是在這一過程中，若分離軸承的軸套硬度較差，會(huì)引起軸承磨損過早，嚴(yán)重減少了軸承的使用壽命（見圖2）。磨損的深度達(dá)到2 mm 時(shí)，會(huì)引起分離器分離不完整，這種現(xiàn)象會(huì)使汽車無法換擋或者換擋困難。

圖2 磨損前后的軸承對(duì)比

為了防止上述現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)提高軸套的硬度，使軸套的硬度達(dá)到40～45 之間。同時(shí)加強(qiáng)市場(chǎng)的反饋，對(duì)車輛的軸套進(jìn)行更換，通過這種方式讓軸承的壽命得到延長(zhǎng)。

4.3 加強(qiáng)分離軸承潤(rùn)滑

加強(qiáng)對(duì)分離軸承的潤(rùn)滑，可以有效地增加分離軸承的使用壽命。在進(jìn)行分離軸承的潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)使用注射器對(duì)分離軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，或者可以在軸承附近增加潤(rùn)滑劑注射箱，同時(shí)加大注射箱的潤(rùn)滑劑投入容量，并且使用潤(rùn)滑劑在對(duì)重型汽車進(jìn)行潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)使用進(jìn)口的潤(rùn)滑油，保障分離軸承的使用壽命。

4.4 改善軸承，縮小游隙

分離軸承的松動(dòng)異響是較為常見的，通常情況是由于安裝時(shí)緊度不夠，分離軸承在怠速的情況下受到的初期壓力減小，分離叉和軸承運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的異響，或安裝時(shí)偏差過大超出分離軸承承受范圍，游隙較大等。其中最常見的就是游隙較大所導(dǎo)致的異響。為了解決游隙過大現(xiàn)象，可以將初始的0.03～0.09 mm 的游隙縮小為0.03～0.07 mm。

5 結(jié)語

在對(duì)重型汽車變速箱分離軸承設(shè)計(jì)中，針對(duì)分離軸承現(xiàn)有的缺陷的同時(shí)，在保證使用需求的情況下進(jìn)行優(yōu)化提升，設(shè)計(jì)的目的要以保障分離軸承的質(zhì)量與使用壽命為基礎(chǔ)，進(jìn)一步改善其結(jié)構(gòu)性能，使其價(jià)值能夠得到最大限度地發(fā)揮，從而為后期的重型汽車分離軸承設(shè)計(jì)與生產(chǎn)提供幫助，更好地滿足重型汽車的客戶使用需求。