浅析传动轴凸缘平面翘曲的危害.pdf

重庆市公交集 团汽车维修公 司 李维德文献标识码：c 中图分类号：U4 6 3 2 1 6 在汽车的正常行驶中，传动轴起着传递动力的 作用。如果汽车在行驶中发生传动轴螺栓松动或脱 落，则可能造成机械事故，甚至造成极大的危害。引发传动轴螺栓松脱的原因很多，准确地找出传动 轴松脱的主要原因，对于指导汽车保养和检修，采 取防范措施，预防安全事故，均有重要意义。对传动轴的松脱，在车辆维护保养过程中，多 数的维修人员普遍注意到的是材料的质量、螺栓的 强度，凸缘螺栓孔磨损是否过大，或是传动轴的装 配不规范及动平衡误差太大造成振动等原因，而往 往会忽视一个很重要的因素：即传动轴凸缘平面处 的传动属于一种静摩擦传动，其传动轴连接凸缘结 合面的不平整，也常常会导致传动轴螺栓的松动或 脱落。为什么传动轴连接凸缘结合面的不平整，会导 致传动轴的松动呢?传动轴凸缘传递动力属于摩擦传动。在设计时，对凸缘有一定的平面度要求，且工作平面离传动轴 中心线有一定的距离。其结构及连接方式一般用四 颗螺栓与汽车传动系的其它部件(手制动器、主减 速器)或传动轴之间相连接，进行动力传递。其工 作原理是：两个传动轴凸缘的结合面在螺栓所施加 的预紧压力下，紧密的贴合在一起，靠产生的摩擦 力进行力矩的传递，只要静摩擦力矩大于转动阻力 矩，汽车就会运动，反之，就会出现打滑现象。而 且，这种传动是属于静摩擦传动的范畴。在传递力 矩的过程中，两个零件结合面不允许有任何相对的 移动，必须靠两零件之间产生的静摩擦力矩来保证 动力的传递。根据摩擦传动的原理可知，当最大静 摩擦力矩(Mr )大于转动阻力矩(M)时，两摩 擦平面之间才不会产生相对运动。最大静摩擦力矩为最大静摩擦力(F m )与凸缘 接触面平均半径(R)的乘积，即 F m R。其中，最大静摩擦力 F m 等于螺柱预紧力(F)乘以凸缘静 墨 摩擦系数()，即F F 。凸缘接触面平均半径 R是一个常数，由材质及 结构设计而定。从公式可知：在摩擦系数一定的条 件下，摩擦力的大小只与正压力(螺栓预紧力)的 大小有关，而与接触面积的大小无关。那为何传动 轴凸缘平面翘曲会引起连接螺栓的松动呢?因为这两个结合面如果发生翘曲，它们之间相 互贴合的面积就会减少。从理论上讲，在这种情况 下，如装配时四颗螺栓的预紧力始终保持不变，则 产生的摩擦力仍然不会改变。但是，凸缘结合表面 的不平整，会导致凸缘的有效结合面减少，其结合 面所承受的单位面积上的压力将会增大，会加快零 件的损坏。而且，传动轴凸缘是承受着方向变化的、无规则的冲击载荷，当这种载荷的冲击达到一定的 时间和次数或因应力过大，超过了材料的强度极限 时，就会使零件结合表面的微观不平发生塑性变形。这种变形将导致螺栓预紧力下降，而预紧力的下降 又导致摩擦力下降，当摩擦力矩下降到小于转动阻 力矩时，就会出现“打滑”现象，使两贴合面发生 相对移动而加速磨损，由螺栓施加的正压力进一步 降低，传动轴凸缘座反复撞击连接螺栓，这样反复 作用的结果，导致螺栓变形、断裂，最终使传动轴 松脱。如果凸缘平面本身就有较大的翘曲不平或有 毛刺，则发生这个损坏过程的时间将会更短。传动轴凸缘与其它部件的螺栓连接方式，其螺 栓孔与螺栓的配合设计的是间隙配合。因此它不属 于机械设计中的键传动、销传动方式。如在设计中 需要考虑传动轴连接螺栓在承受拉力的情况下还要 承受剪切力，那么，按照机械设计原理，则应进行 过渡配合或铰配。但在该处没有采取这种设计。然 而，我们发现在一些维修人员中有一种错误的认识，认为传动轴凸缘传递动力是靠螺栓承受剪应力来实 现的。我们知道，传动轴凸缘虽然是用螺栓进行连 接，但其螺栓与螺栓孔的配合(下转 1 6页)嚣 嚣 ；一，l。；真 觚 灼 见 I 1 ；，；，：，!；E 一；维普资讯 (4)项 目前期准备不充分，职工技术安全培训 没有及时跟上。4 面临问题与对策(1)气源保证。要发展天然气项 目有两个先决 条件：地理位置和政府支持。地利、人和缺一不可。城市附近必须要有长期可靠、质量良好的气源是先 决条件。在此基础上，要敦促政府提供政策、土地、资金支持。在条件不具备时，不可一哄而上，半途 而废。(2)天然气车辆合理选型。天然气公交车大体 分为两类，即：C N G压缩天然气和 L N G液化天然 气。L N G因技术、运输等成本较高，近期难以推广。目前 C N G推广较普遍，主要有 3 类：C N G单一燃 料、C N G压缩天然气一汽油两用燃料、C N G 柴油 双燃料，C N G单一燃料车价格高，无法应对“气 荒”。中小公交采用 C N G压缩天然气一 汽油两用燃料 的较现实，两用燃料发动机多为上世纪 8 0 年代老型 号汽油机(C A 6 1 0 2、E Q 6 1 0 0)为原型改型而成。代 表机型为：C A 6 1 0 2 N 2、E Q 6 1 0 0 N1，除了压缩比增 大外其他很少改动，在底盘上直接加装燃气装置即 可使用，其技术含量较低，其主要缺点是动力性差，电器、配气系统故障率高。优点是可以在两种燃料 中自由互换，机动性强，不怕“气荒”；燃料经济性 好于柴、汽油机。另外，总成及配件价格便宜，维 修综合成本低，是天然气车辆的初级阶段，也是中 小公交首选。公交企业发展天然气车，要因地制宜 根据 自己的实际选择车辆。(3)天然气车辆生产厂家产品、技术不成熟，经验不足。目前，柴油客车是客车厂的主打产品，型号齐全，外型豪华。各厂家对车辆改装结构也各 不相同，对天然气装置技术不够理解，对装置的选 型没有经验。(4)标准和管理机构不够健全。除少数省市有较 详尽的地方标准外，系统的国家标准还不够齐全，管理关系尚未理顺。另外，使用维修技术要求、安 全管理制度、操作规程多为企业 自己制定，对安全 使用仍是个问题。(5)驾驶员接受此项技术需要一个过程。相对 汽、柴油车而言天然气车续驶里程短，每天都需加 气，且加气时间长，空驶里程长，有的还需要排队 等候，另外，两用车动力性差，故障率高，使用初 期会对其安全性存在顾虑等因素导致驾驶员有抵触 情绪。因此，要制定相应奖励措施，进行技术、安 全培训，提高其使用天然气的积极性。5 结束语 发展天然气公交车是利国利民的好事，是保持 公交可持续发展的有效途经。中小公交企业发展天 然气车要积极探索、因地制宜、谨慎从事，在使用、维修过程中要不断加强技术管理，不断化解风险，定会收到良好效益。(上接 1 4页)为间隙配合，如东风E Q 1 0 9 0，螺 栓孔的直径为 1 4 5 枷 加，螺栓的直径是 1 4 。，孔和螺栓的间隙为 0 5 0 mm至 0 9 0 m m之间。如 果动力是靠螺栓承受剪应力来传递而不是靠静摩擦 力来传递，这样大的间隙，在动力传递过程中，传 动轴凸缘两接合平面将会有相对移动，很快就会形 成摩擦磨损和松动，将直接对螺栓造成冲击而导致 螺栓断裂。从以上对传动轴凸缘的工作原理和装配结构的 分析中可以得 出结论：传动轴凸缘虽然是用螺栓进 行连接，但是，传递动力却是靠静摩擦力矩来实现 的。要保证传动轴凸缘平面结合处有足够的摩擦力 矩来传递动力，除对传动轴螺栓强度有一定的要求 外，凸缘处的平面度也必须要有较高的要求。因此，为了保证动力的有效传递，在对传动轴的保养和维 修中，不能忽视传动轴凸缘平面度的检查和修理，应把平面度误差控制在技术标准要求的范围之内。如城市公交车上常用的E Q系列和 C A系列传动轴凸 缘的平面度误差为 0 0 5 m m。对此，可以自制一些 简单的专用工具对其进行检查。为确保传动连接的 可靠性和安全性，切不要忽视传动轴凸缘平面翘曲 导致传动轴松脱这一潜在的危害。维普资讯