王軍

摘要：針對維美德191拖拉機動力輸出軸頻繁斷裂的情況，為節(jié)約維修換件成本，進行國產(chǎn)化替代件的可行性研究工作。

關(guān)鍵詞：輸出軸測繪；工裝夾具；替代件；材質(zhì)；對比分析

中圖分類號：S2328文獻標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.006

0引言

隨著我國綜合國力的大幅提升，國民經(jīng)濟得到顯著增強，國家對三農(nóng)方面的扶持力度也空前加大，進而持續(xù)推動了我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)進程的步伐，其中農(nóng)機作業(yè)型式的現(xiàn)代化建設(shè)具有最為直觀的體現(xiàn)。

黑龍江是農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地多，農(nóng)機作業(yè)面積大、任務(wù)重，進口大馬力拖拉機的保有量十分巨大。從歐美進口的大馬力拖拉機的性價比較高，老百姓十分認(rèn)可，唯一讓農(nóng)戶忌憚的是其日常維修、保養(yǎng)、換件成本太過昂貴，致使農(nóng)機戶的作業(yè)和使用成本提高很多，在影響農(nóng)戶收益的同時也限制了這些進口拖拉機的使用頻次。為加快推動我省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)進程，提高這些進口大馬力拖拉機的使用效能，對其常用易損配件進行國產(chǎn)化研究已十分必要。

目前，這些進口大馬力拖拉機最常用的易損配件主要是保養(yǎng)用配件、動力輸出軸配件、傳動皮帶配件和旋轉(zhuǎn)軸承配件四個種類，且所有這些常用易損配件還未真正實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，農(nóng)機用戶還是以原廠配件為主進行更換。

為此，我單位專項課題組特針對芬蘭維美德191拖拉機的動力輸出軸進行了國產(chǎn)化替代方面的可行性研究，現(xiàn)就研究情況進行論述。

1原件檢測分析結(jié)果

11原件測繪圖

動力輸出軸原件經(jīng)細(xì)致測繪后成圖，見圖1。

1.2原件的檢測報告

原件的檢測報告如下：

（1）原廠件實物照片見圖2；

（2）原件材質(zhì)化學(xué)成分分析結(jié)果見圖3；

（3）原件表面金相組織照片見圖4；

（4）原件芯部金相組織照片見圖5；

（5）原件檢測結(jié)果見圖6。

2改進試件試驗情況

21改進試件設(shè)計圖

動力輸出軸試制樣件經(jīng)改進設(shè)計后成圖，見圖7。

22扭斷試驗工裝夾具設(shè)計圖

扭斷試驗用工裝夾具經(jīng)與濟南中創(chuàng)工業(yè)測試系統(tǒng)有限公司對接并嚴(yán)格按照芬蘭維美德191拖拉機動力輸出軸的實際使用情形進行設(shè)計，設(shè)計完成的工裝夾具圖紙如下：

（1）動力輸出軸六鍵扭轉(zhuǎn)套設(shè)計后成圖，見圖8。

（2）動力輸出軸通用扭轉(zhuǎn)連接套、軸向定位銷軸設(shè)計后成圖，分別見圖9、圖10。

23試制樣件的選材

試制樣件的材料選用高強度42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼，選材與原件一致，其材質(zhì)的化學(xué)成分與原件對比結(jié)果見表1。

24試制樣件的加工工藝及熱處理工藝

241試制樣件1

動力輸出軸試制樣件1的加工工藝及熱處理工藝簡述如下：

（1）原材料選用60～65 mm的高強度42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼棒料進行粗車加工。

（2）粗車加工后的軸體進行整體調(diào)質(zhì)處理，淬火加熱時間為1.5 h，淬火溫度為850 ℃，之后進行油冷至230 ℃；再進行高溫回火處理，溫度為560 ℃，時間為25～3 h；高溫回火后，進行常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到270～280 HBS。

（3）精車加工，除軸體頭部的密牙花鍵部分外，其余全部加工成形，為便于樣件加工，頭部密牙花鍵部分改成方形，暫不影響試制和測試。

（4）軸體機械加工完成后，六齒花鍵部分表面中頻淬火處理，淬火溫度為850 ℃，然后用常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到53～57 HRC。

（5）軸體進行人工48 h時效處理，溫度為200 ℃，去除表面應(yīng)力。

（6）試制的動力輸出軸樣件1加工完成。

242試制樣件2

動力輸出軸試制樣件2的加工工藝及熱處理工藝簡述如下：

（1）原材料選用60～65 mm的高強度42CrMo合金結(jié)構(gòu)鋼棒料進行粗車加工。

（2）粗車加工后的軸體進行整體調(diào)質(zhì)處理，淬火加熱時間為1.5 h，淬火溫度為850 ℃，之后進行油冷至230 ℃；再進行高溫回火處理，溫度為560 ℃，時間為2.5～3 h；高溫回火后，進行常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到270～280 HBS。

（3）精車加工，除軸體頭部的密牙花鍵部分外，其余全部加工成形，為便于樣件加工，頭部密牙花鍵部分改成方形，暫不影響試制和測試。

（4）軸體機械加工完成后，整體淬火處理，淬火時間1.5 h，淬火溫度為850 ℃，然后用常溫油冷至室溫，使得軸體表面硬度達到53～57 HRC。

（5）軸體進行人工48 h時效處理，溫度為200 ℃，去除表面應(yīng)力。

（6）試制的動力輸出軸樣件2加工完成。

3試制樣件與原件對比結(jié)果

（1）動力輸出軸試制樣件與原件的表面硬度及淬硬層深度對比情況見表2。

（2）動力輸出軸試制樣件與原件的扭斷抗力對比試驗報告情況見表3。

4初步結(jié)論

（1）在完成的抗扭測試條件下，試制樣件1不能滿足設(shè)計要求。

（2）在完成的抗扭測試條件下，試制樣件2能滿足設(shè)計要求，即試制樣件2的選材、加工工藝、熱處理工藝可滿足設(shè)計替代要求，但還需進一步完善，使之與原件的抗扭力矩最為接近為佳。

5下一步深入方案說明

（1）以動力輸出軸試制樣件2為準(zhǔn)，再加工2批樣件。

（2）精細(xì)調(diào)整最后一步的熱處理工藝，使樣件的抗扭強度與原件基本接近，偏差爭取控制在±3%以內(nèi)。

（3）達標(biāo)后的樣件與原件進行疲勞強度對比測試，為最終國產(chǎn)化替代方案的可行性提供理論依據(jù)。

（4）盡快實現(xiàn)該規(guī)格動力輸出軸的國產(chǎn)化替代可行性技術(shù)方案。

綜上所述，該動力輸出軸在能有效形成成熟的加工工藝及熱處理工藝，且在疲勞強度滿足設(shè)計及使用要求的前提下，完全可以實現(xiàn)國產(chǎn)化替代生產(chǎn)。國產(chǎn)化生產(chǎn)后該易損件的供貨期及時，價格下降很多，能有效保障該型進口拖拉機的作業(yè)效能和換件費用，社會效益和經(jīng)濟效益十分顯著。endprint