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        變速器滾針軸承的微動(dòng)彎曲分析

        2021-09-29 00:49:14唐國晨蔣能鳳劉哲哲
        汽車工藝師 2021年9期

        唐國晨,蔣能鳳,劉哲哲

        柳州上汽汽車變速器有限公司 廣西柳州 545006

        在變速器中,滾針軸承的作用是支撐軸上的游動(dòng)齒輪。其中,軸的外徑相當(dāng)于滾針軸承的內(nèi)滾道,齒輪的內(nèi)孔相當(dāng)于滾針軸承的外滾道,內(nèi)外滾道與滾針和保持架一起組成了一個(gè)完整的滾針軸承(見圖 1)。

        圖1 滾針軸承

        近年來,隨著變速器輸入轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的提高,滾針軸承的工作環(huán)境變得更加苛刻。在開發(fā)試驗(yàn)中和總成裝配上,滾針軸承的彎曲磨損失效使裝配現(xiàn)場出現(xiàn)BIR(內(nèi)置剛性)問題導(dǎo)致FTQ(首件質(zhì)量)下降,引起車間抱怨的現(xiàn)象越發(fā)嚴(yán)重。從設(shè)計(jì)上來看,由于滾針的硬度比軸外圓和齒輪內(nèi)孔硬度稍高,所以彎曲和磨損通常會(huì)發(fā)生在與滾針接觸的齒輪內(nèi)孔或軸的外圓部位。

        因此,掌握滾針磨損的機(jī)制和成因,才能從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上進(jìn)行規(guī)避,也才能夠快速總結(jié)裝配過程中出現(xiàn)的滾針彎曲導(dǎo)致的異響問題,從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。

        軸承異響的表現(xiàn)

        1.軸承異響在聲音上的表現(xiàn)

        軸承異常導(dǎo)致異響時(shí),其聲音頻率比較固定,例如“沙沙”聲。軸承異響在校驗(yàn)時(shí)正反轉(zhuǎn)都會(huì)存在。當(dāng)故障總成只有正轉(zhuǎn)或者只有反轉(zhuǎn)有異響時(shí),應(yīng)該基本排除軸承異響原因。

        2.外來異物導(dǎo)致軸承異響

        軸承屬于精密零件,當(dāng)有異物進(jìn)入時(shí)會(huì)損傷軸承工作面,從而造成異響?,F(xiàn)場常見的異物有鐵屑、鋁屑等。

        (1)滾針軸承 當(dāng)裝配有滾針軸承的部位有異物進(jìn)入時(shí),校驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)之后,滾針軸承的滾針和軸承的內(nèi)孔都會(huì)出現(xiàn)異常發(fā)亮的印痕。

        (2)圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承 有異物進(jìn)入軸承時(shí),軸承的滾柱、外圈整一圈都會(huì)有異常發(fā)亮的印痕。

        (3)深溝球軸承 異物進(jìn)入軸承內(nèi)部時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)軸承時(shí)會(huì)有卡滯感。切開軸承后也可以看到鋼球、內(nèi)外圈的滾道存在異常磨損的痕跡。

        3.軸承本身的缺陷導(dǎo)致軸承異響

        當(dāng)軸承本身存在缺陷時(shí),也會(huì)導(dǎo)致軸承異響。

        (1)滾針軸承 滾針彎曲、保持架變形或斷裂(見圖2)都會(huì)導(dǎo)致滾針軸承異響。當(dāng)出現(xiàn)這類故障時(shí),用手轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪時(shí)會(huì)有卡滯感。

        圖2 滾針軸承自身缺陷

        (2)圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承 滾柱、外圈被刮傷時(shí)會(huì)導(dǎo)致軸承異響,目視即可發(fā)現(xiàn)異常。

        (3)深溝球軸承 鋼球、內(nèi)外滾道有缺陷時(shí)會(huì)導(dǎo)致異響,轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪時(shí)會(huì)有不順暢、卡滯感。

        滾針軸承異響的一般分析

        滾針彎曲的質(zhì)量問題不僅僅出現(xiàn)在一家供應(yīng)商,而是普遍存在于不同供應(yīng)商身上的。以2019年4月份某滾針軸承廠家出現(xiàn)的彎針不良件進(jìn)行分析。對(duì)圓度及圓柱度確認(rèn):彎曲部分偏離圓柱中心0.023mm,其余部分圓度正常 。

        從設(shè)備固有的缺陷上分析產(chǎn)生彎針的原因:

        1)某供應(yīng)商使用半自動(dòng)裝針機(jī)進(jìn)行裝配,在裝配過程中,由于設(shè)備的限制,會(huì)出現(xiàn)卡針的現(xiàn)象。現(xiàn)場操作人員未按要求及時(shí)將卡針取出隔離報(bào)廢,導(dǎo)致不良的滾針裝入保持架中,產(chǎn)生不良產(chǎn)品(見圖3)。

        圖3 半自動(dòng)裝針機(jī)

        2)供應(yīng)商對(duì)裝配車間現(xiàn)場排查確認(rèn)。前期為了防止?jié)L針撞彎,每臺(tái)裝針機(jī)上都裝有防撞彎接觸開關(guān)(見圖4),當(dāng)出現(xiàn)卡針時(shí),開關(guān)上的鐵塊靠不到限位螺絲,必須手工清除卡滯的滾針后方可繼續(xù)裝針,否則將無法繼續(xù)生產(chǎn)。對(duì)現(xiàn)場員工調(diào)查確認(rèn),設(shè)備發(fā)生故障時(shí),需要將防撞彎接觸開關(guān)與設(shè)備的連接線拆除后再調(diào)試,調(diào)試完成后需要重新將連接線接上,實(shí)際調(diào)試工經(jīng)常會(huì)忘記重新裝上。

        圖4 防撞彎接觸開關(guān)

        滾針軸承異響的改善

        基于此,督促“一品三點(diǎn)”的軸承供應(yīng)商針對(duì)滾針彎曲進(jìn)行改善。

        1)A供應(yīng)商主要可能產(chǎn)生的彎針是在裝針工序,臥式滾壓裝針的方式改成立式側(cè)裝針,現(xiàn)有已采用立式裝針的軸承沒有客戶反饋彎針,失效概率明顯降低,故障率降到0.001%。

        2)B供應(yīng)商主要可能產(chǎn)生的彎針是裝針工序和拋竄工序,拋竄桶的焊縫容易卡針,內(nèi)側(cè)焊縫的拋桶已經(jīng)開始改為外側(cè)焊縫拋桶,更換完成,后續(xù)進(jìn)行100%全測振動(dòng)后出廠。

        3)C供應(yīng)商主要可能產(chǎn)生的彎針是裝針工序,臥式滾壓裝針方式,進(jìn)行設(shè)備改造,增加壓力傳感器,彎針零件裝針壓力遠(yuǎn)大于正常裝針壓力,理論上可以對(duì)滾針彎針故障進(jìn)行識(shí)別??蛇x擇的優(yōu)化方案是∶適當(dāng)降低回火溫度以得到更高的表面硬度 (HV700 以上),提升耐磨性。

        經(jīng)過系列改造,A、B、C供應(yīng)商目前滾針彎針的故障未重復(fù)發(fā)生,初步驗(yàn)證改善有效。

        A供應(yīng)商制造上的問題分析及改善如下:

        (1)制造原因 滾針料管未定期清洗或更換,管路黏性增大,導(dǎo)致滾針下料延時(shí)。在裝針過程推送滾針時(shí),滾針與窗梁發(fā)生撞擊,導(dǎo)致窗梁發(fā)生變形。窗梁變形后,所對(duì)應(yīng)窗孔的鎖針能力喪失,滾針裝入后在受到振動(dòng)后可直接竄出。

        (2)流出原因 當(dāng)前靈活性檢驗(yàn)過程中由于使用環(huán)規(guī)及心棒,缺陷件滾針無法從內(nèi)外徑竄出,周轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)滾針脫落。

        改善措施:

        1)立即更換新的裝針料管。

        2)防銹包裝前,使用塑料筐單次盛放約200件產(chǎn)品后進(jìn)行30S顛晃,并在此確認(rèn)所有產(chǎn)品是否存在掉針問題,合格產(chǎn)品防銹包裝入庫。

        (3)裝針設(shè)備 裝針管由原先的塑料管替換為彈簧管(見圖5),彈簧管管間存在小縫隙,可以有效瀝出油液及灰塵,防止管路卡滯或堵塞。

        圖5 彈簧裝針管

        結(jié)語

        滾針彎曲是滾針軸承的常見失效形式之一,通過對(duì)滾針軸承微動(dòng)彎曲的分析,找出了主要影響因素,從設(shè)計(jì)制造以及工裝檢具方面提出了避免滾針彎曲的多項(xiàng)預(yù)防措施,為后續(xù)市場問題的分析提供了新的思路。隨著滾針彎曲的更深入研究,以及更多的工程實(shí)踐,還會(huì)有更多更好的優(yōu)化措施被發(fā)現(xiàn)和提出,從而徹底規(guī)避滾針彎曲問題的發(fā)生。

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