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        北汽EV160 純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)異響故障診斷與排除

        2021-03-05 07:12:24張春召
        汽車電器 2021年2期
        關(guān)鍵詞:故障

        張春召

        (廣東省機(jī)械技師學(xué)院, 廣東 廣州 510000)

        1 故障現(xiàn)象

        一輛2014款北汽EV160純電動汽車,已累計(jì)行駛里程81250km,車主反映車輛行駛時(shí)汽車底盤驅(qū)動橋處有異響和振動,車速越高,異響和振動越明顯。

        2 故障原因分析

        根據(jù)該車已經(jīng)使用6年,行駛里程超8萬公里進(jìn)行推斷,該故障很可能是驅(qū)動電機(jī)或電機(jī)控制器線路氧化接觸不良或松動、驅(qū)動橋內(nèi)部磨損導(dǎo)致配合間隙過大所致,具體原因主要有以下幾個(gè)方面。

        1) 電源電路或線路氧化、接觸不良或松動

        驅(qū)動電機(jī)三相線如圖1所示,MCU接口插件如圖2所示。電源電路氧化、接觸不良主要是電機(jī)控制器FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器端子氧化、松動,導(dǎo)致接觸不良,如圖3所示,線路接觸不良主要是電機(jī)控制器處的直流高壓接口插件、交流高壓接口插件、低壓接口插件或驅(qū)動電機(jī)三相線路端子處松動或氧化導(dǎo)致接觸不良,進(jìn)而引起電機(jī)控制器對電機(jī)的控制出現(xiàn)間歇性中斷,或驅(qū)動電機(jī)三相線路間歇性缺相,從而導(dǎo)致驅(qū)動電機(jī)行駛異響和振動,如圖1和2所示。

        2) 電機(jī)氣隙異常

        電機(jī)氣隙是指電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙,如圖4所示,電機(jī)氣隙異常會導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)行時(shí)有比較沉悶的低頻電磁聲,且隨電機(jī)電壓升高而升高,嚴(yán)重時(shí)還會同時(shí)伴隨有振動異響、電機(jī)溫度異常升高等故障現(xiàn)象。

        電機(jī)氣隙需要考慮以下因素:為降低勵磁電流,改善功率因數(shù),氣隙應(yīng)盡量??;氣隙小,諧波磁場及諧波漏抗增大,使起動轉(zhuǎn)矩降低,雜散損耗增加,溫升可能升高。為保證電機(jī)運(yùn)行可靠性,避免氣隙不均勻而引起定、轉(zhuǎn)子相擦,氣隙不能太小。

        圖1 驅(qū)動電機(jī)三相線

        圖2 MCU接口插件圖

        圖3 FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器位置

        圖4 電機(jī)氣隙

        異步電機(jī)或同步電機(jī)理論上是均勻氣隙,實(shí)際上定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙是不均勻的,中小型電機(jī)氣隙一般為0.2~1.5mm,且最大氣隙Δmax-最小氣隙Δmin小于0.7mm才屬正常。

        3) 驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承損壞或轉(zhuǎn)子軸向間隙過大

        軸承損壞或間隙過大往往會造成高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械異響,所以造成電機(jī)驅(qū)動橋異響是顯而易見的。

        4) 驅(qū)動橋內(nèi)主減差速器齒輪磨損或損壞

        齒輪磨損或損壞往往也會造成運(yùn)動零件的機(jī)械異響,尤其是安裝在電機(jī)驅(qū)動橋內(nèi)主減差速器齒輪這樣高速旋轉(zhuǎn)的零件,很容易造成電機(jī)驅(qū)動橋的異響。

        3 故障檢查

        根據(jù)先外后內(nèi)、先簡后繁的原則,檢查電機(jī)需要對電機(jī)進(jìn)行就車拆裝和分解,難度很大,所以應(yīng)先對驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)控制器外圍電路進(jìn)行檢查。

        3.1 驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)控制器外圍電路的檢查

        首先用故障珍斷儀讀取故障碼,無故障碼,接著檢查電機(jī)控制器FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器,該部件位于引擎蓋右下方,如圖3所示。檢查發(fā)現(xiàn)FB10熔斷絲和電機(jī)繼電器并未松動,然后拆下并檢查FB10熔斷絲和電機(jī)繼電器端子,檢查發(fā)現(xiàn)均有較為嚴(yán)重的氧化,氧化會造成電機(jī)控制器供電電壓不足,致使控制異常,為了排除是否是該原因引起的故障,于是更換了新FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器。

        接著斷開維修開關(guān),拆卸蓄電池負(fù)極,等待15min,佩戴高壓絕緣手套,對電機(jī)控制器處的直流高壓接口插件、交流高壓接口插件、低壓接口插件或驅(qū)動電機(jī)三相線路端子處進(jìn)行檢查,經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)松動,端子接口也無氧化或損壞。

        經(jīng)過對驅(qū)動電機(jī)外圍電路的檢查,除FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器端子嚴(yán)重氧化外并無其它故障,為了確定該故障是否是FB10熔斷絲或電機(jī)繼電器端子嚴(yán)重氧化所致,于是在所有零件復(fù)位后試車,故障現(xiàn)象依然存在。

        根據(jù)上述的檢查,可以確定該故障原因與驅(qū)動電機(jī)和電機(jī)控制器外圍電路無關(guān),故障根源應(yīng)在電機(jī)內(nèi)部。

        3.2 驅(qū)動電機(jī)和主減差速器的拆裝與檢查

        3.2.1 驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承和轉(zhuǎn)子軸向間隙的檢查1) 驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子軸承的檢查

        就車拆卸驅(qū)動電機(jī)總成,轉(zhuǎn)動電機(jī)軸,轉(zhuǎn)動靈活無卡滯、無異響,上下拉并左右搖動電機(jī)軸并無任何松動,說明電機(jī)軸承正常。

        2) 驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向間隙的檢查

        由于驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向間隙極小,一般在0.25~0.35mm之間,所以必須用磁性百分表進(jìn)行檢查,檢查方法如圖5所示,經(jīng)檢測該電機(jī)軸軸向間隙為0.30mm,屬于正常范圍。

        圖5 驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)子軸軸向間隙的檢查

        3.2.2 電機(jī)氣隙和減速器齒輪的檢查1) 電機(jī)氣隙的檢查

        拆卸驅(qū)動電機(jī)后端蓋,用塞尺檢查電機(jī)氣隙,驅(qū)動電機(jī)氣隙檢查結(jié)果如下:最大氣隙為1.12mm,最小氣隙為0.75mm,最大氣隙Δmax-最小氣隙Δmin=0.37mm,小于0.7mm,均在標(biāo)準(zhǔn)氣隙范圍內(nèi)。

        2) 主減差速器齒輪的檢查

        就車拆卸主減差速器總成,主減差速器總成結(jié)構(gòu)如圖6所示,拆下端蓋,仔細(xì)觀察輸入軸齒輪、中間軸齒輪1、中間軸齒輪2、差速器齒輪狀況,經(jīng)檢查并無任何磨損或損壞狀況。

        圖6 驅(qū)動電機(jī)傳遞路線和主減差速器結(jié)構(gòu)

        3.2.3 驅(qū)動電機(jī)動力傳遞路線分析

        由于驅(qū)動電機(jī)和主減差速器并未發(fā)現(xiàn)任何故障,故障排除進(jìn)入的困惑與迷惘之中,于是只能對驅(qū)動橋的動力傳遞過程進(jìn)行重新分析,以便能找些靈感。

        1) 驅(qū)動橋動力傳遞路線分析

        驅(qū)動橋動力傳遞路線如圖6所示,驅(qū)動電機(jī)→輸入軸→輸入軸齒輪→中間軸齒輪1→中間軸齒輪2→差速器齒輪→差速器→左右半軸→左右車輪。

        2) 主減差速器結(jié)構(gòu)分析

        通過對驅(qū)動橋動力傳遞路線分析發(fā)現(xiàn),動力從驅(qū)動電機(jī)傳遞到車輪必須經(jīng)過主減差速器的3個(gè)軸,即輸入軸、中間軸和輸出軸,這3個(gè)軸處均有兩個(gè)軸承,通過查詢維修手冊發(fā)現(xiàn),輸出軸軸承與后端蓋之間存在一個(gè)裝配的軸向間隙,若此處軸向間隙過大時(shí),就會引起行駛異響和振動,此時(shí)可以通過調(diào)整墊片進(jìn)行調(diào)整,為了驗(yàn)證猜測,需要對該間隙進(jìn)行測量和計(jì)算,以判斷是否已經(jīng)超過正常間隙范圍。

        3.2.4 主減差速器輸出軸軸向間隙的檢查

        1) 輸出軸軸承至前端蓋的高度測量

        輸出軸軸承至前端蓋的高度如圖7所示,該高度通過高度尺進(jìn)行測量,測量方法如圖8所示。首先將基準(zhǔn)尺放置在后端蓋上,高度尺放置在基準(zhǔn)尺上,測量結(jié)果如表1所示。

        圖7 輸出軸軸承至前端蓋的高度

        圖8 輸出軸軸承至前端蓋的高度測量

        表1 輸出軸軸承至前端蓋的高度測量結(jié)果

        圖9 后端蓋至輸出軸軸承座深度測量

        2) 后端蓋至輸出軸軸承座深度的測量

        后端蓋至輸出軸軸承座的深度可通過深度尺進(jìn)行測量,測量方法如圖9所示,首先將基準(zhǔn)尺放置在后端蓋上,深度尺放置在基準(zhǔn)尺上,測量結(jié)果如表2所示。

        注意:由于軸承座是通過墊片來調(diào)整軸承間隙的,而墊片位于軸承座的外圈,所以測量深度時(shí)要測量軸承座外圈。

        3) 輸出軸軸向間隙的計(jì)算

        輸出軸軸向間隙的計(jì)算方法如圖10所示。差速器齒輪輸出軸軸向間隙=輸出軸軸承至前端蓋的高度-后端蓋至輸出軸軸承座的深度。根據(jù)表1和表2測量的結(jié)果,輸出軸軸承至前端蓋的高度為50.55mm,后端蓋至輸出軸軸承座的深度為51.96mm,差速器齒輪輸出軸軸向間隙為:51.96mm-50.55mm=1.41mm。

        表2 后端蓋至輸出軸軸承座深度的測量結(jié)果

        圖10 輸出軸軸向間隙進(jìn)行計(jì)算

        4) 主減差速器輸出軸軸向間隙數(shù)據(jù)對比分析

        根據(jù)廠家的技術(shù)要求,墊片厚度最小為0.5mm,最大為1.2mm,主減差速器輸出軸軸向間隙數(shù)據(jù)對比分析如表3所示,可以調(diào)整的軸向間隙范圍為0.50~1.20mm,該主減差速器輸出軸軸向間隙為1.41mm,已經(jīng)超出了技術(shù)規(guī)格,不在可維修的范圍內(nèi),已經(jīng)達(dá)到了報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn),必須更換主減差速器總成,所以驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生異響和振動的原因也在于此。

        表3 主減差速器輸出軸軸向間隙數(shù)據(jù)對比分析

        4 維修總結(jié)

        更換主減差速器總成,重新試車,故障現(xiàn)象消失。

        1) 在排除復(fù)雜故障,維修思路出現(xiàn)困惑和迷惘時(shí),重新查看維修手冊,對結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行細(xì)致分析,往往會發(fā)現(xiàn)意想不到的新思路。

        2) 汽車維修必須用數(shù)據(jù)來說話,尤其是異響故障的排除,只有根據(jù)廠家提供的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,才能準(zhǔn)確找到故障的根源。

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