YZ10型振動(dòng)壓路機(jī)的行走是通過驅(qū)動(dòng)橋來實(shí)現(xiàn)的。該類機(jī)型采用單橋驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)橋尤其是圓弧雙曲線錐齒輪副是整機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵部件，在工作過程中承受較大的載荷，工況較為惡劣。在實(shí)際使用過程中，發(fā)現(xiàn)錐齒輪早期磨損嚴(yán)重等故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重影響整機(jī)質(zhì)量。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪的設(shè)計(jì)和工藝等方面加以分析，找出齒輪副的薄弱環(huán)節(jié)，為今后的設(shè)計(jì)提供理論根據(jù)是十分必要的。現(xiàn)將齒輪副的故障原因和技術(shù)改進(jìn)作一分析和介紹。
1 驅(qū)動(dòng)橋中央傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)
驅(qū)動(dòng)橋主要由橋殼和中央傳動(dòng)組成，其核心部分為中央傳動(dòng)裝置。中央傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、傳動(dòng)比大等特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中齒輪副的主要參數(shù)為Z1＝5，Z2＝39，m＝6.16mm，βm／c＝47°29′59″。
2 錐齒輪的失效形式
該齒輪副為圓弧齒雙曲面錐齒輪，錐齒輪采用氮化處理，精加工前調(diào)質(zhì)硬度為HB190～217，氮化層深度為0.7～1.1mm，齒面硬度HRC58～63，心部硬度HRC35～42。對(duì)失效反饋回來的齒輪進(jìn)行分析研究表明，早期失效的主要形式是齒面嚴(yán)重膠合磨損和表面剝落。主動(dòng)齒輪齒部磨損嚴(yán)重，有的齒頂磨成刀刃狀，有的齒部全部磨光，軸齒變成光軸。從動(dòng)齒輪產(chǎn)生嚴(yán)重而均勻的膠合磨損，其磨損程度凹面大于凸面。
3 錐齒輪的失效原因分析
根據(jù)齒輪副傳動(dòng)基本關(guān)系和幾何參數(shù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，經(jīng)過大量的計(jì)算研究，對(duì)該錐齒輪副的圖樣設(shè)計(jì)幾何尺寸進(jìn)行校核，表明幾何參數(shù)正確無誤。而導(dǎo)致錐齒輪失效的主要原因是齒輪接觸區(qū)精度不高和熱處理未能保證齒輪的力學(xué)特性要求。
3.1 造成齒面接觸區(qū)精度不高的原因
（1）在主動(dòng)齒輪齒坯加工過程中，軸向定位工藝尺寸2000.05超差，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽樣檢查表明，該尺寸變動(dòng)范圍為0.24，最大尺寸為20＋0.14，最小尺寸為20－0.10，變化范圍較大，這必然影響齒面接觸區(qū)的位置。
(2)齒輪加工工藝不合理，導(dǎo)致齒面接觸區(qū)差。特別是熱處理后從動(dòng)齒輪內(nèi)孔加工工藝不當(dāng)，由于從動(dòng)齒輪直徑尺寸較大，淬火時(shí)雖然采用淬火壓床，但也產(chǎn)生一定的變形，實(shí)際檢測(cè)表明，其內(nèi)孔變形量一般在0.15mm左右。由于我廠沒有立式內(nèi)圓磨床，沒有對(duì)內(nèi)孔進(jìn)行熱處理后磨削，而是以變形的內(nèi)孔、端面定位找正加工輪齒，必然導(dǎo)致齒圈徑向跳動(dòng)誤差和惡化齒面接觸區(qū)的質(zhì)量。
(3)相關(guān)零件加工質(zhì)量差，導(dǎo)致齒面接觸區(qū)差。中央支座是齒輪的支承零件，其加工精度對(duì)齒面接觸區(qū)、傳動(dòng)質(zhì)量和減少裝配調(diào)整工作量起到重要的作用，特別是主、從動(dòng)齒輪安裝孔的垂直度、主動(dòng)齒輪軸線偏移距30mm、主動(dòng)齒輪安裝孔端面距從動(dòng)齒輪軸線距離214±0.2mm等幾項(xiàng)參數(shù)要求。實(shí)際檢測(cè)表明，這些形位公差及尺寸公差精度都有不同程度的超差。另外，軸承座的定位端面和下軸承定位端面間的尺寸21的精度，同樣影響主動(dòng)齒輪的安裝位置，進(jìn)而影響齒面接觸區(qū)的質(zhì)量。由于圖樣上尺寸21沒有標(biāo)注公差，故造成該尺寸沒有得到較好的控制。
(4)裝配質(zhì)量差影響齒面接觸區(qū)。裝配是保證產(chǎn)品質(zhì)量的最后一道工序，裝配的好壞直接影響齒面接觸區(qū)的質(zhì)量。由于裝配中央傳動(dòng)部件時(shí)，缺少檢查齒面接觸區(qū)的檢測(cè)手段，主要是根據(jù)齒側(cè)間隙來判斷調(diào)整位置的正確與否。當(dāng)驅(qū)動(dòng)橋總裝配完成以后，在臺(tái)架上作空轉(zhuǎn)試驗(yàn)，根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)聲響來間接判斷齒面接觸區(qū)的質(zhì)量；另一方面如果嚙合質(zhì)量不好，則必須把中央傳動(dòng)部件拆下，重新進(jìn)行調(diào)整，費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
3.2 熱處理工藝不當(dāng)?shù)挠绊?
通過對(duì)失效錐齒輪的材質(zhì)檢測(cè)、分析及現(xiàn)行熱處理工藝技術(shù)評(píng)估，判明滲層和心部組織不良以及滲層硬度分布不合理是齒輪早期失效的主要原因。
對(duì)反饋回來的失效齒輪，我們進(jìn)行了硬度和金相組織分析。硬度檢查表明，有的齒輪共滲表層硬度為HRC57，心部硬度HRC28，均低于設(shè)計(jì)圖樣要求。金相組織檢查表明，該齒輪的碳氮共滲濃度不足 ，以致共滲表面無一次氮碳化合物，次層無二次氮碳化合物的網(wǎng)狀析出；重新加熱淬火時(shí)的加熱溫度過低，導(dǎo)致心部存在大量未溶鐵素體，使心部硬度大大降低；重新加熱淬火時(shí)保溫時(shí)間過長(zhǎng)，致使齒輪硬化層嚴(yán)重脫碳，造成表層硬度降低。
4 錐齒輪的質(zhì)量改進(jìn)措施
針對(duì)錐齒輪失效的原因，我們采取了以下幾條措施：
(1)在齒輪加工過程中，加強(qiáng)對(duì)200－0.05尺寸的質(zhì)量檢查，并制作了該尺寸的檢驗(yàn)量規(guī)，便于操作工人對(duì)該尺寸進(jìn)行控制。
(2)改善從動(dòng)齒輪加工工藝流程，增加內(nèi)孔熱處理后磨削工序。在沒有購(gòu)進(jìn)立式內(nèi)圓磨床之前，我們采用該工序外協(xié)加工的辦法來實(shí)現(xiàn)。
(3)針對(duì)中央支座等相關(guān)件加工精度低的問題，加強(qiáng)加工機(jī)床的精度控制，嚴(yán)格執(zhí)行工藝，重新設(shè)計(jì)制造了中央支座鏜加工工裝，提高零件的加工精度。并改進(jìn)設(shè)計(jì)圖樣，對(duì)軸承支座尺寸21加注公差要求。
(4)研制簡(jiǎn)單、實(shí)用、操作方便的中央傳動(dòng)部件專用試驗(yàn)裝置，以便于檢查和調(diào)整齒面接觸區(qū)。
(5)為改善熱處理狀況，我們根據(jù)現(xiàn)有條件，適當(dāng)提高共滲溫度和淬火溫度、縮短出爐至淬火冷卻時(shí)間、改善爐氣循環(huán)、購(gòu)置可控氣氮加熱爐的措施。同時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)圖樣中增加熱處理技術(shù)要求，即對(duì)金相組織的要求，提高對(duì)熱處理工藝的指導(dǎo)作用。
經(jīng)過實(shí)施以上解決措施，近年來驅(qū)動(dòng)橋錐齒輪早期嚴(yán)重磨損失效的反饋明顯減少，驅(qū)動(dòng)橋質(zhì)量明顯提高，因而使得整機(jī)質(zhì)量得到了進(jìn)一步提高，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分明顯。
