重型汽車變速器無內(nèi)外圈無保持架圓柱滿滾子軸承圓周間隙問題探討

1、重型汽車變速器無內(nèi)外圈無保持架圓柱滿滾子軸承圓周間隙問題探討錢林寶(杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)有限公司,浙江 杭州 310000提 要:根據(jù)實際試驗摸索,提出了重型汽車變速器無內(nèi)外圈無保持架圓柱滿滾子軸承圓周間隙的選取值。 關(guān) 鍵 詞:汽車變速器;滿滾子軸承;圓周間隙1前言 在汽車變速器的設(shè)計中,由于受結(jié)構(gòu)尺寸和承載能力等條件的限制,有時二軸前軸承需采用無內(nèi)外圈、無保持架的圓柱滿滾子軸承。該類軸承結(jié)構(gòu)緊湊,承載能力相對較大,但在各滾子間的圓周間隙的確定上,由于缺乏相關(guān)資料,或參考的資料不恰當(dāng),往往造成設(shè)計不合理,以致于嚴(yán)重影響軸承乃致變速器的使用壽命。因此,如何確定無內(nèi)外圈、無保持架圓柱滿滾子軸承的圓

2、周間隙對確保汽車變速器的產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的意義。以開發(fā)Ts6-90汽車變速器的經(jīng)驗,就重型汽車變速器二軸前軸承(無內(nèi)外圈、無保持架圓柱滿滾子軸承的各滾子間的圓周間隙確定問題做出探討。2圓周間隙的確定我公司在與一汽汽車研究所聯(lián)合開發(fā)的TS6-90重型汽車變速器時,其考慮到結(jié)構(gòu)尺寸的限制以及承載能力的需要,二軸前軸承采用了無內(nèi)外圈、無保持架的圓柱滿滾子軸承,以變速器一軸作為軸承的外圈,以變速器二軸作為軸承的內(nèi)圈。在設(shè)計時,各滾子間圓周最大總間隙按0.25mm 、平均總間隙按0.125mm 考慮,如圖1所示。D1一軸上軸承滾道直徑D2二軸上軸承滾道直徑d 滾子直徑圖1繞組中循環(huán)電流乘變比即I C K

3、 ,兩臺變壓器變比相同,則兩變壓器副邊環(huán)流均為Ic K 。 以上參數(shù)除U 1、U 2外都能從變壓器的銘牌中查到,U 1、U 2為實際輸入電壓。以我廠為例,兩臺變壓器的型號為SCB 800/10,容量為800kVA ,變比為10:6,額定電壓為10.5kV ,額定電流為77A ,變壓器阻抗為6%。那么空載環(huán)流的實際值,如圖2所示滿足以下關(guān)系式:(48.021U U I I Nc=。 式中 N cI I 空載環(huán)流與額定電流之比21U U 原邊電壓差從圖2可見,對于10kV 系統(tǒng),變壓器并聯(lián)運行空載環(huán)流的大小和原邊電壓差成正比,為了保證變壓器并聯(lián)運行時空載環(huán)流與額定電流的比值(Ic/I N 不超過1

4、0%,通常要求并聯(lián)運行的變壓器原邊電壓差(U 1-U 2不大于0.2kV 。圖2 空載環(huán)流與原邊電壓差關(guān)系曲線4結(jié)語通過上述分析,變壓器在原邊電壓不等時,并聯(lián)運行將使變壓器發(fā)熱增加、效率降低,嚴(yán)重時甚至?xí)龤ё儔浩?。因此地方熱電廠在廠用變壓器并聯(lián)運行時,一定要注意原邊電壓差的問題,一旦原邊電壓差超過規(guī)定值,千萬不要并聯(lián)運行,只能保持變壓器分列運行;或設(shè)法改善原邊電壓差,使它在允許條件范圍內(nèi),再考慮變壓器并列運行。作者簡介:錢林寶(1962-,男,工程師,現(xiàn)為杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)有限公司汽車產(chǎn)品開發(fā)處主任。在首輪設(shè)計時,D1=57.45,D2=40.45,d=8.5,滾子數(shù)量為18個。當(dāng)D1=57

5、.496,d=8.494各滾子與一軸上的滾道接觸時,各滾子間周向間隙a為最大。a max=(D1-d×sin(/2-d=360°÷18=20°故a max=(57.496-8.494×sin10°-8.494=0.0151a max =0.0151×18=0.2718而當(dāng)D2=40.439,d=8.5各滾子與二軸上的滾道接觸時,各滾子間的周向間隙a最小,如圖2所示。 圖2a min=(D2+d×sin10°-d=(40.439+8.5×sin10°-8.5=-0.0018負(fù)值意味著部分

6、滾子不能與二軸的滾道保持接觸。各滾子間的平均圓周間隙為a=1/2(a max+a min=1/2(0.0151-0.0018=0.00665a=0.00665×18=0.1197圓周最大間隙和平均間隙基本符合原設(shè)計思路,試制樣機(jī)也通過了又臺架試驗和海南可靠性試驗,但在產(chǎn)品批量投放市場后,在云南地區(qū)發(fā)生了較高比例的汽車在行駛不到5萬公里時就出現(xiàn)二軸前軸承滾子燒濁的質(zhì)量問題,而在其它地區(qū)則較少發(fā)生,后經(jīng)深入了解和分析,認(rèn)為引起該地區(qū)變速器二軸前軸承滾子燒濁的主要原因是各滾子間圓周間隙偏小,在汽車長時間連續(xù)爬坡行駛時造成二軸前軸承潤滑不良(軸承潤滑為非強(qiáng)制潤滑,從而導(dǎo)致滾子燒濁。但汽車在平

7、原地區(qū)行駛或非長時間連續(xù)爬坡行駛時則因軸承潤滑相對較好而燒濁現(xiàn)象很少發(fā)生。a max=(57.516-8.494×sin10°-8.494=0.0186amax=0.0186×18=0.3348各滾子間的最小周向間隙為:a min=(40.549+8.5×sin10°-8.5=0.0016各滾子間的平均周向間隙為:a=1/2(0.0186+0.0016=0.0101a=0.1818在增大各滾子間周向間隙的同時,又將原設(shè)計的單排4個潤滑油孔改為雙排8個潤滑油孔,以改善各滾子的潤滑條件。a max=(57.546-8.494×sin10°-8.494=0.0238a max=0.0238×18=0.4284各滾子間的最小周向間隙為:a min=(40.489+8.5×sin10°-8.5=0.0069各滾子間的平均間隙為:a=1/2(0.0238+0.0069=0.0154a=0.0154×18=0.2772第二次改進(jìn)實施后,又進(jìn)行了用戶實車試驗,試驗證明第二次改進(jìn)是成功的。此后,二軸前軸承的滾子燒蝕問題基本得到解決。3結(jié)論通過上述兩次改進(jìn)試驗,可以得出這樣的結(jié)論,在非強(qiáng)制控制潤滑狀況下,各滾子間的圓周間隙控制在0.015左右可以較好地保證軸承的良好運轉(zhuǎn),防止?jié)L