变速箱装配过程中提升清洁度的新方法

周帅，李小龙



变速箱装配过程中提升清洁度的新方法

周帅，李小龙

（陕西法士特汽车传动工程研究院，陕西 西安 710117）

针对变速器在装配过程中易产生铁屑、铝屑等固体杂质这一现状，文章介绍了一种可提升变速箱总成清洁度的设备即气力输送器。从气力输送器的类型、特点、工作原理等方面，探讨了气力输送器在变速器装配过程中的实际应用。通过反复验证选取合适管径的气力输送器，搭建变速箱多维度保持清洁及吸附清理体系，从而提升变速箱装配过程清洁度，延长变速箱使用寿命。

变速器；清洁度；气力输送器；工作原理；真空度

引言

变速器中固体杂质颗粒的存在会造成齿轮、轴承和油封等零件的磨料磨损，从而导致齿面损伤、轴承寿命缩短、油封密封失效等一系列问题，直接影响变速器的使用寿命[1-2]。因此，清洁度控制提升是汽车变速器装配制造过程中的重要控制环节。本文介绍了气力输送器在变速箱装配过程中吸附、收集固体杂质颗粒来提升变速箱清洁度的一种方法。

1 变速箱装配过程现状分析

变速箱装配过程中涉及很多工序如压装、对齿等工序，这些工序过程中极易产生铁屑，铝屑等固体杂质，如下图1所示。变速箱中部分零件在装配前进行涂抹防锈油工艺处理，而一些零件需在装配过程中涂抹润滑脂。当装配过程中产生的铁屑、铝屑等固体杂质与油脂类物质接触后，附着在零件表面，粘性较大，极难清理。传统工业吸尘器因其体积大，现场适应性差、吸尘效率低、吸力衰减明显，噪音巨大，无法长时间高频次使用等缺点，无法有效吸附变速箱装配过程产生的铁屑、铝屑等固体杂质。因此，急需一种新的吸尘设备收集清理铁屑、铝屑等杂质，提升变速箱总成的清洁度。

图1 变速器装配过程

2 气力输送器的选型与分类

气力输送器采用压缩空气为动力，连接到标准软管或导管就可形成一个强大的线性输送带，类“喉结”式的紧凑设计可得到最大输送能量，气力输送器如图2所示。 根据运输物料的大小、体积和重量等参数，可选择相对应口径及真空度的气力输送器。以美国依爱产品为例，表1为依爱气力输送器管径与真空度对应表格。普通气力输送器的管径范围为10mm~127mm，真空度（吸力）为-2.6～-29.9kPa。此外根据使用场地环境的不同以及耐腐蚀等级等要求，气力输送器可分为不锈钢或铝制两种类型，其中不锈钢气力输送器抗腐蚀性较优。

图2 气力输送器示意图

表1 美国依爱气力输送器参数表

3 气力输送器的原理

气力输送器工作原理图如图3所示。气力输送器工作过程为：压缩空气首先经进气口①进入环形高压腔②形成增压气流，然后通过多个狭窄、细薄的小孔③在气力输送器出口方向形成一股快速的喷射气流，使得气力输送器另一端④产生真空，因此入口处的物料或杂质被真空压力吸附，经由气力输送器一端高速飞往指定的另一端⑤。

图3 气力输送器工作原理图

气力输送器工作原理可以通过伯努利方程变换成如下计算公式[3-5]：

式中：P1——②处气体静压

P2——③处气体静压

V1——②处气体流速

V2——③处气体流速

g ——重力加速度

γ——气体容重

∆h——压力损失

式中：ξ——阻力系数

由（1）（2）得：

式中ξ，γ，g在此系统中为常数，且ξ值比较小，与气流涡流（因结构形状所造成）而引起的能量损失有关。基于以上理论推导，可以看出当V2增大时，P2值下降较大，当V2足够大时，P2将低于大气压。

4 气力输送器的应用及特点

4.1 变速箱装配过程中的应用效果

图4 气力输送器输入气体压力与真空度的变化曲线

综合考虑变速箱装配过程中杂质的粘性、大小、形状、设备的真空度、操作工人手持设备的舒适性、变速箱结构特点以及使用工况，经反复试验验证杂质吸附效果得出：采用管径为25mm的气力输送器吸附效果较好。图4为管径为25mm的气力输送器，真空度随输入气体压力的变化曲线。实际使用过程中输入气体压力一般维持在0.4MPa~0.6MPa范围内，在此范围内真空度与输入气体压力线性较好且随着输入气体压力的增加，真空度相应增强。

为全面提升变速箱装配过程清洁度，利用气力输送器大吸力、体积小、环境适应性强的特点，从多维度着手搭建装配全过程吸附提升体系。可应用多个气力输送器分布在不同工位用于狭窄死角、压装等易产屑装配过程的碎屑吸附清理以及工装的日常清理维护、工作台面的清洁度保持等方面。图5为使用气力输送器提升清洁度前后对比图，由图可知，变速箱装配实际使用过程中使用气力输送器清洁效果较好。

图5 使用气力输送器清洁前后对比图

4.2 气力输送器的特点

气力输送器主要用于对塑料颗粒、碎片、纺织品、食品、药物、小零件、部件、等颗粒物体进行一种快速、低成本且高效的输送， 作为提升变速箱装配过程中清洁度的关键设备，具有以下几个特点：1.没有运动部件，因此使用更加安全，无需维护成本；2.结构紧凑、体积小、重量轻、操作简单、容易安装，环境适应性强；3.压缩空气驱动，不用电，无电气干扰，低噪音；4.吸附性能稳定，使用过程中无衰减；5.提供多种规格，管道内径可选范围较大，满足不同使用要求；6.可与标准软管连接组成远距离输送系统，将吸附杂质集中收集处理。

5 结语

本文旨在探索在变速箱装配过程中，利用气力输送器的大吸力，体积小，使用过程中真空度线性好等特点，吸附清理碎屑等杂质的应用。通过反复验证选取合适管径的气力输送器，搭建变速箱多维度保持清洁及吸附清理体系，从而提升变速箱装配过程清洁度，延长变速箱使用寿命。

[1] 吴修义.汽车变速器中固体杂质颗粒的指标控制[J].重型汽车, 2009,(1):7-8.

[2]刘守江,高占盛.重型汽车变速器总成清洁度杂质定量分析方法讨论[J].汽车零部件,2016,(2):70-71.

[3] 储嘉铭,阮正如.关于多管文丘里湿式脱硫除尘器的研究[J].土木建筑学术文库,2010,(2):444-446.

[4] 童秉纲,孔祥言,等.气体动力学[M].北京:高等教育出版社,1990.

[5] 张也影.流体力学[M].北京:高等教育出版社,1992.

Application of Pneumatic Conveyor to Improve Cleanliness in the Process of Gearbox Assembly

Zhou Shuai, Li Xiaolong

( Fast Auto Drive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710117 )

For the current situation that solid impurities such as iron, aluminum, etc. are easily produced in the process of gearbox assembly.The article introduces a kind of equipment,which can improve the cleanliness of gearbox assembly, namely pneumatic conveyor. It's discussed that the actual application of pneumatic conveyor in gearbox assembly from the aspects of the type, characteristic and working principle of pneumatic conveyor. The appropriate pipe diameters of pneumatic conveyor are selected by repeatedly verifying,then the multi-dimensional cleaning maintence and adsorption cleaning system of the gearbox is built to improve the cleanliness of the gearbox assembly process and extend the service life of the gearbox.

Gearbox; Cleanliness; Pneumatic Conveyor; Working principle; Vacuum Degree

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1671-7988(2018)20-220-03

U466

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1671-7988(2018)20-220-03

U466

周帅，（1990-），男，陕西兴平人，装配工艺工程师，主要研究方向为变速器装配工艺。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.080