基于主减速器齿轮磨损问题探索研究

摘要：本文首先介绍了汽车主减速器齿轮磨损的特点,然后分析了引起齿轮早期磨损的原因,最后并从使用的角度提出防止早期磨损的措施。本文是个人的一些观点，可供同行参考借鉴。

关键词：主减速器； 早期磨损； 措施

Abstract: this paper introduces the characteristics of the main reducer gear wear, and then analyzes the cause of early wear gear reason, and from the Angle of use and puts forward the measures to prevent early wear. This paper is a man of some points, available for peer for reference.

Key words: the Lord reducer; Early wear; measures

中图分类号：F407.471文献标识码：A 文章编号：

前言

随着载货、载客汽车高速、重载的发展趋势, 对汽车主减速器齿轮工作条件要求更加苛刻。如果在使用中不注意管理, 易产生早期磨损, 造成不必要的经济损失, 应当引起运输企业的高度重视。早期磨损可由多方面原因造成。因此, 全面分析主减速器齿轮副磨损的原因并由此找到改善措施, 对于提高使用寿命有着十分积极的意义。

一、磨损特点分析与研究

汽车在行驶过程中, 由于车速及道路状况等因素的变化, 主减速器齿轮不停地受到瞬时冲击载荷作用,接触面承受很大的压力, 尤其是双曲线齿轮副, 在齿高和齿长方向都存在较大相对滑动, 齿轮表面间既有滚动摩擦又有滑动摩擦, 为混合摩擦形式, 工作条件恶劣。从磨损类型上来说其主要损坏形式有磨料磨损、粘着磨损和疲劳磨损。

1、磨料磨损。油中存在数量多、颗粒较大的污垢、尘土或金属切屑等等,它们随着油的循环渗入齿轮间隙。齿轮在啮合运转过程中, 因磨粒质点的侵入相互啮合的齿面之间, 起到 切削 作用, 将齿轮表面的一层金属刮掉, 造成齿轮副的机械擦伤, 引起磨料磨损。当油中硬质点较多时, 这种磨损相当严重。新车磨合期内, 主减速器齿轮进行运转时两齿轮表面在压力及摩擦力作用下发生磨合, 磨损量较大, 在达到较大接触面后, 才进入稳定磨损期。磨合期内, 摩擦下来的金属颗粒与齿轮油相混合, 如果不及时更换油, 就会形成强烈的磨料磨损, 造成主减速器齿轮的早期磨损。在实际使用中, 用户常常只注意更换了发动机油和变速箱油, 忽视更换后桥齿轮油, 因此而产生主减速器齿轮的异常磨损。

2、粘着磨损。主、被动齿轮相互啮合时, 轮齿间接触应力很大, 而使齿轮的齿面发生塑性变形 (特别是双曲线齿轮副, 齿间还存在较大的滑动 ),结果使这部分表面上的油膜被刮破, 导致主、从动齿轮的齿面金属直接接触, 产生的局部高温发生粘着 (冷焊 ), 随后粘着点又从齿面上撕落而引起损伤, 严重时形成齿面间胶合。一旦形成严重粘着磨损就破坏了齿轮的啮合面, 使齿轮的齿面粗糙度增加, 齿形破坏, 油膜更难以形成, 产生大量摩擦热, 使表面粘着的危险进一步加剧, 如此循环, 使磨损急剧发展。当车辆超负荷运行时, 接触应力的增大, 摩擦热也随之增加, 齿轮表面发热, 其减速器壳内的油油温升高 (特别是低挡重负荷行驶时 ), 粘度大大降低, 不利于齿面间油膜的形成, 造成金属间直接接触, 形成粘着磨损。对于磨合期齿轮, 由于制造过程中不可能达到完全理想状态, 加之表面粗糙度的影响, 更容易因过载而产生齿轮的早期磨损。主减速齿轮的啮合间隙和啮合印痕调整不当, 或轴承预紧力调整不当时, 或严重超载使减速器壳和后桥壳变形, 在运转时都会在齿根或齿根顶部产生干涉, 局部条件恶化, 也易引起严重的粘着磨损, 造成早期磨损。另外, 双曲线齿轮在啮合传动过程中, 主被动齿轮在齿高和齿长方向相对滑移速度大, 传递压力很高, 产生很高的瞬时温度, 只能形成边界。在这种极压条件下, 必须使用重负荷齿轮油, 其中加入了含氯、硫、磷等元素的有机化合物作为极压添加剂, 这些添加剂在摩擦面的高温部分与金属反应, 生成了剪应力和熔点都比纯金属低的化合物, 从而防止接触表面严重磨损。如果对双曲线齿轮不按规定加注齿轮油, 极易造成状态恶化, 致使齿面金属直接接触而产生严重粘着磨损, 使齿轮早期损坏。

3、疲劳磨损。主减速器齿轮的疲劳磨损主要是交变载荷连续长期作用的结果。首先是有或多或少的细小平等裂纹表现出来。随着时间的增长, 这些裂纹从数量、大小、深度上都在增加, 齿轮油在压力作用下挤入裂纹, 啮合过程中齿轮面接触到裂纹并可能将裂纹口封闭, 使裂纹内的油压进一步升高, 促进裂纹发展, 最后导致小块金属脱落, 形成凹坑。主减速器齿轮存在热处理缺陷时容易引起主减速器齿轮早期疲劳磨损。一是表面热处理缺陷, 齿面出现非马氏体组织, 淬火后造成齿面硬度降低, 引起早期疲劳磨损。如在井式炉的渗碳过程中, 无碳势控制装置, 无法控制碳势而造成表面脱碳。二是齿轮表面硬度分配不合理, 表层硬度高, 次表面金属硬度很低, 支撑能力差, 材料强度低于负荷应力发生破坏, 引起早期疲劳磨损。

二、预防策略分析与研究

1、重视清洁工作。加强装配及维修过程中的清洁工作是防止磨料进入系统内部的重要措施之一。修理车间及装配车间内环境的清洁、零件的清洗以及磨合后油的更换和初始保养等都是不可忽视, 不要让杂质混入油中。

2、选择合适的主减速器齿轮油。汽车齿轮油的选择一方面要根据主减速器齿轮类型、负荷大小、滑动速度的高低分别选用 GL- 3, GL- 4, GL- 5质量级别的油品。然后根据使用的最低和最高操作温度来确定油品的粘度级别。如果主减速器是双曲线齿轮且齿面负荷高、滑移速度大的车辆必须选用含有大量极压剂的重负荷车辆齿轮油 ( GL- 5), 一般进口及引进技术生产的汽车后桥必须使用 GL- 5重负荷车辆齿轮油。如果主减速器是双曲线齿轮, 但负荷较小, 齿面滑移速度不太大的车辆, 如: EQ1090、桑塔纳、夏利等可以选中负荷齿轮油 (GL- 4); 若后桥主减速器是一般螺旋锥齿轮, 工作条件苛刻程度一般的车辆, 如: CA30A、JN150等,选用普通车辆齿轮油 ( GL- 3)即可。汽车齿轮油的粘度等级要根据使用环境来选择, 气温低、负荷小, 可选用粘度较小的油; 反之, 气温较高、负荷较重的车辆, 需选用粘度较大的油品。

3、注意定期更换油。汽车主减速器齿轮油在使用过程中一般采取定期更换, 换油期要看油的质量和使用条件。新车磨合期, 必须严格按生产厂家的有关规定进行新车磨合保养, 及时更换主减速器油。一般新齿轮第一次换油要采取早期换油, 以便排出初期磨损金属颗粒, 可以第一次到1500 km 换油, 第二次 3000 km, 以后 10000 km 以上再换油, 或按照厂家要求更换。并注意定期检查油面高度, 防止使用过程中因油泄漏, 导致缺油, 而造成早期磨损。

4、严格执行操作规范和技术标准。严格禁止超载、超速运行, 防止短期行为, 提高装配质量与操作水平。

5、注意配件及油质量。国家有关部门前几年对十几家生产厂的主减速器齿轮质量检测结果表明, 合格率与要求差距甚大, 质量不稳定; 而目前市场上供应的双曲线齿轮油品种也较多, 质量不一, 存在油料特性不达标, 抗极压剂掺入量不足等问题。用户一定要仔细鉴别, 绝不能因为贪图价格便宜, 而买了不合格产品。也建议制造厂家在产品说明书上推荐合格配套厂家及型号。

三、结语

汽车主减速器是汽车传动系重要组成部分, 其功用是降低转速,将输入的转矩增大, 并将接受的动力改变传递方向后传给差速器 (发动机纵向布置时 ), 一般其传动比较大。在工作过程中, 主减速器的齿轮副磨损是不可避免。但当存在制造缺陷和使用不当等情况时,则会引起主减速器齿轮的早期磨损。例如: 主减速器齿轮的热处理缺陷易引起的早期磨损, 使用中油更换不及时容易引起主减速器齿轮早期磨损。本文就此作出了深入的论述，提出了一些自己的观点。

参考文献:

[ 1] 陈一永, 张家玺. 汽车变速器齿轮副磨损分析及改善措施 [ J] . 与密封, 2006