郭海軍

（秦皇島港股份有限公司流動機械分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

徐工ZL50GV 型裝載機為5 t 級裝載機，具有整機穩(wěn)定性好、操作輕便、動作平穩(wěn)、工作效率高、安全可靠和性價比高等特點。該裝載機裝配濕式驅(qū)動橋，由于作業(yè)強度大、時間長、生產(chǎn)環(huán)境惡劣、制造工藝等因素，其可靠性直接影響港口流動機械的裝卸生產(chǎn)。

1 故障現(xiàn)象

徐工ZL50GV 型裝載機采用徐工自主研發(fā)設(shè)計的WA1180型濕式驅(qū)動橋。公司1 臺設(shè)備自投產(chǎn)使用后，該車型的濕式驅(qū)動橋故障頻發(fā)，先后出現(xiàn)輪邊減速器行星齒輪打齒、制動活塞漏油、差速器損壞、主減速錐齒輪嚴重磨損、制動片磨損等故障，如圖1 所示。2 年總計共8 次故障（表1），嚴重影響生產(chǎn)作業(yè)，增加維修量和維修成本。

表1 WA1180 型濕式驅(qū)動橋故障統(tǒng)計

圖1 徐工ZL50GV 型裝載機驅(qū)動橋故障現(xiàn)象

2 原因分析

首先，查詢該車型保養(yǎng)記錄，對比該車型保養(yǎng)技術(shù)規(guī)范，不存在失保漏保現(xiàn)象。其次，對駕駛該設(shè)備的操作者進行考察，均有操作培訓記錄，考試成績合格，調(diào)取設(shè)備操作記錄，未出現(xiàn)裝載機誤操作現(xiàn)象。最后，排除掉人為因素。經(jīng)過技術(shù)人員研究與分析，故障原因主要如下。

（1）加工制作工藝因素。因行星齒輪架的硬度是最低的，耐磨性也相對較低。從受力分析上看，雖直齒輪僅受徑向力，沒有軸向力，但在實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，在轉(zhuǎn)彎時差速器內(nèi)的圓錐齒輪會產(chǎn)生軸向力。該軸向力通過摩擦力作用在輪邊減速器并傳遞到行星齒輪，使各個零件之間產(chǎn)生較大摩擦力，從而磨損行星齒輪架。由于加工過程中星齒輪架硬度和主減速差速器強度低等工藝缺陷，隨著磨損加劇，短期內(nèi)間隙越來越大，就會發(fā)生打齒等故障現(xiàn)象。

（2）密封件因素。分析該裝載機車型濕式驅(qū)動橋輪邊減速器等重要部分和漏油時間間隔等因素，主要是其輪邊活塞及其密封件密封性能不可靠，導致密封性不夠，輪邊減速器高溫，內(nèi)部構(gòu)件損壞。由此可見，故障的發(fā)生是驅(qū)動橋本身結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工制造工藝的問題，經(jīng)研究決定對徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅(qū)動橋進行升級改造，從源頭解決該車型驅(qū)動橋故障。

3 確定升級改造方案

針對故障現(xiàn)象及相關(guān)分析，決定主要采取以下方案升級徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅(qū)動橋。

（1）對WA1180 產(chǎn)品進行主減差速器齒輪件加工工藝優(yōu)化，加強硬度。

（2）輪邊活塞、密封件進行相應尺寸及材料的優(yōu)化，把原使用的星形式密封升級為使用特康密封件。

（3）行星齒輪軸向有間隙，導致軸向磨損，為減少兩者間摩擦，在行星齒輪和行星齒輪架之間設(shè)置墊片，改進前行星齒輪結(jié)構(gòu)。

（4）在按要求（半年或1000 h）保養(yǎng)的同時，更換高規(guī)格的ZF 橋?qū)Ｓ糜汀?/p>

通過以上措施，經(jīng)過兩個月測試使用，未發(fā)生漏油現(xiàn)象，輪邊減速器磨損只發(fā)生在行星齒輪、墊片之間，且磨損量很小。止動墊片和行星齒輪架之間幾乎沒有發(fā)生磨損，很好解決了漏油和輪邊減速器磨損甚至損壞的故障難題，但使用過程中，制動片、差速器和主減速器的磨損依然比較嚴重。為徹底解決徐工ZL50GV 型裝載機濕式驅(qū)動橋系列問題，決定更換原車配備的徐工自制濕式驅(qū)動橋，通過市場調(diào)查研究，濕式驅(qū)動橋在舒適性、安全性和后期維修保養(yǎng)等方面優(yōu)于干式驅(qū)動橋，且改造成本較低。為此，決定依然選取濕式驅(qū)動橋，最后決定選取性能優(yōu)異、產(chǎn)品成熟的德國ZF（采埃孚）濕式驅(qū)動橋。由于ZF 驅(qū)動橋與徐工自制驅(qū)動橋的前后車架固定方式、尺寸、制動壓力均不相同，因此項目組需要對前車架系統(tǒng)、后車架系統(tǒng)、驅(qū)動軸系統(tǒng)、制動系統(tǒng)進行相應改進，確保設(shè)備正?？煽渴褂茫鐖D2 所示。

圖2 徐工自制橋與ZF 橋安裝結(jié)構(gòu)

4 升級改造ZF（采埃孚）濕式驅(qū)動橋主要方案

（1）前車架更改方案。步驟1：由于ZF 濕式驅(qū)動橋安裝螺栓沒有安裝位置，因此需要切除前車架左、右側(cè)板部分，這樣就可以安裝螺栓（圖3）。步驟2：按照ZF 濕式驅(qū)動橋安裝螺栓安裝位置，增加右吊耳板、支板和制動油管固定塊（圖4）。

圖3 切除前車架左、右側(cè)板部分

圖4 前車架部件安裝

（2）后車架更改方案。對于后車架系統(tǒng)，經(jīng)過測量裝配尺寸，不需要改變安裝尺寸。由于后驅(qū)動橋尺寸改變，需要在后車架的兩塊筋板中間加裝限位墊塊，對后驅(qū)動橋位置進行限制（圖5）。

圖5 后車架安裝限位塊

（3）傳動系統(tǒng)。保證中間傳動軸不變，更換前傳動軸和后傳動軸。由于前后濕式驅(qū)動橋從原有徐工自制橋升級為ZF 濕式驅(qū)動橋，原有前傳動軸和后傳動軸無法安裝ZF 濕式驅(qū)動橋。為滿足要求，要重新設(shè)計傳動軸，中間傳動軸不變，對前后傳動軸鏈接盤按照ZF 濕式驅(qū)動橋連接盤尺寸進行改造。而且前傳動軸需要相應加長20 mm，后傳動軸同理，并對改造后的前、后傳動軸進行動平衡測試，以滿足傳動軸高速轉(zhuǎn)動要求。

（4）輪輞。由于ZF 橋單邊19 個輪胎安裝螺栓，而徐工濕式橋單邊15 個安裝螺栓，所以輪輞需要更換。

（5）制動系統(tǒng)。ZF 濕式驅(qū)動橋制動油壓標準值為4 MPa（40 bar），徐工自制濕式驅(qū)動橋制動油壓標準值為3.6 MPa（36 bar）。因此需要對制動油管進行重新設(shè)計，通過對標規(guī)范，重新選擇制動油管，以滿足制動油壓要求，如圖6 所示。

5 方案實施與效果

圖6 驅(qū)動橋制動油壓調(diào)整

圖7 實施效果

通過合理的方案制定，嚴格的控制實施過程，效果如圖7 所示。為更好驗證改進后ZF 濕式驅(qū)動橋的制動效果，根據(jù)關(guān)于裝載機濕式驅(qū)動橋制動性能的技術(shù)測試要求，當行駛速度達到20 km/h 時，用規(guī)定的操作力踩下制動踏板，制動距離小于5 m（圖8）。重復3 次，經(jīng)過測量，分別是3.72 m、3.82 m、3.91 m，平均制動距離為3.82 m，小于要求的5 m，因此改造后的驅(qū)動橋能滿足設(shè)備制動要求（圖9）。

圖8 制動性能測試

圖9 ZF 濕式驅(qū)動橋改造整體

該徐工ZL50GV型裝載機驅(qū)動橋經(jīng)過5 個月滿負荷作業(yè)，改造后的裝載機ZF 濕式驅(qū)動橋未發(fā)生任何問題，效果良好。本次升級改造達到了預期目的，消除驅(qū)動橋的故障隱患，提高工作效率，增強了設(shè)備運行的穩(wěn)定性、安全性，極大減少了維修工時和成本，為國產(chǎn)裝載機驅(qū)動橋通用性研究和發(fā)展提供了實踐經(jīng)驗。