某重卡差速器润滑改进

张龙，巩占峰，席飞，杨博华

某重卡差速器润滑改进

张龙，巩占峰，席飞，杨博华

（陕西汉德车桥有限公司，陕西西安 710200）

通过对某重卡驱动桥售后失效件的分析确定了差速器故障的主要失效形式，利用有限元仿真对现有差速系统进行了润滑研究，根据研究结果对现有差速器总成进行了润滑改进。通过多轮分析和试验验证，确定了差速器最终的优化结构。售后统计，切换后轮间差速系统故障率降低了50%以上，改进效果显著。

重卡；差速器；润滑改进

前言

现有重型汽车驱动桥系统中，轮间差速器总成故障索赔较高，较高的差速器故障率给公司带来巨大经济损失，也给客户带来了误工成本的增加，造成客户抱怨，亟需进行重点攻关以解决目前存在的问题。

本文通过对售后失效件的分析确定了差速器故障的主要失效形式，利用有限元仿真对现有差速系统进行了润滑研究，根据研究结果对现有差速器总成进行了润滑改进。通过多轮仿真分析和试验验证，确定了差速器最终的优化结构，并完成了优化差速器总成的全面切换。售后统计，切换后轮间差速系统故障索赔降低了50%以上，证明了此次改进的有效性。

1 售后失效分析

通过对旧件的拆解发现其主要故障类型为：十字轴与行星轮异常磨损、烧死、十字轴断裂等现象。经分析故障是由于差速器内部零件润滑不畅所导致。

（1）润滑不畅导致差壳内腔热量及杂质排不出去，使零件间的磨损加剧，使行星轮发生异常磨损、点蚀打齿。

（2）润滑不好，在重载荷下行星轮与十字轴烧结，十字轴随行星轮转动导致十字轴受力方式发生改变，致使十字轴发生断裂。

确认故障原因为润滑不畅引起，故针对该原因，进行分析改进。

2 有限元分析

在有限元分析软件中划分好网格，建立差速器流体模型，根据差速器实际工况，对现有差速器进行分析计算，得出在低速工况下，该差速器很难有效润滑，提出了改进方案。

该方案将某侧差速器的集油罩进行了优化调整，壳体油道位置也进行全新布置，优化油路后的结构，能够利于将差速器壳体内的杂志带出，加快油液循环。同时考虑壳体的刚性和强度，实现了壳体的轻量化设计。

图1 结构改进（左图现结构，右图改进结构）

图2 结构强度

如图2所示，改进方案差速器壳最大应力为195MPa，该壳体屈服强度在370MPa，安全系数在1.9，符合设计强度要求。

因壳体的结构变更，我们对主减总成支撑刚性也进行了校核，如表1所示，支撑刚性的错位量分析可以看出，现结构与改进结构相当，结构变更不会影响主减的职称刚性。

表1 改进前后错位量对比

如图3所示，现有结构在t=10-15s时间段内工况下，进油量降低明显，存在明显的低洼，造成差速器在该状态下润滑状态非常恶劣。而改进结构，在全工况下，不存在低洼现象，进油量没有减少，始终增加后稳定在一个适当的范围。根据表2可以看出，进油量是现有结构3.3倍，差壳内腔油量有了明显提升。

表2 改进前后油量对比

3 试验验证

根据实际差速器工作状态，我们策划了现有结构和改进结构在不同工况下的差速器耐久试验，通过对比我们能够得出确认改进方案是否有效。在试验前检测十字轴轴颈、行星轮内孔、行星轮垫片等尺寸和重量信息，试验完成后再检测，进而得到磨损量。

表3 工况1磨损量对比

如表3所示，工况1下，改进后垫片磨损量降低96%，十字轴轴颈磨损量降低93%，行星轮内孔磨损量降低91%。降幅非常明显。

表4 工况2磨损量对比

如表4所示，在工况2下，改进后垫片磨损量降低98%，十字轴轴颈磨损量降低78%，行星轮内孔磨损量降低71%。降幅非常明显。

通过台架验证可以得出，改进方案是有效的，可以进行市场批量验证，通过市场验证确认故障率和故障费用是否得到了明显降低。

4 市场验证

根据台架验证结果，我们进行了市场批量验证，通过公司质量部门的生死图统计结果和售后反馈，实施更改后，差速器故障率得到了大幅降低。

表5 故障率同期对比

如表5所示，桥型A故障率降低75%，桥型B故障率降低53%，市场验证表现良好，售后费用降幅明显，抱怨大幅降低。

5 结论

本文运用有限元仿真的方法进行了差速器润滑研究，通过分析提出了改进方案，并经过台架试验验证，在后续的市场验证中也表现良好，售后费用降幅明显，改进效果显著。本文的分析结果对差速器的润滑改进有一定的指导作用。

[1] 竺延年.最新车桥设计、制造、质量检测及国内外标准实用手册. 北京:中国知识出版社,2005.

[2] 赖姆佩尔.悬架元件及底盘力学.吉林:吉林科学技术出版社,1991.

[3] 丁炜琦,等.基于应力优化的大客车结构多目标优化[J].汽车技术, 2010(4):4-7.

Improvement of Differential Lubrication of A Heavy Truck

Zhang Long, Gong Zhanfeng, Xi Fei, Yang Bohua

（Shaanxi Hande Axle Co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200）

The main failure forms of differential failure are determined through the analysis of the after-sales failure parts of a heavy truck drive axle, and the lubrication research of the existing differential system is carried out by using the finite element simulation, and the lubrication improvement of the existing differential assembly is carried out according to the research results. Through some analysis and test verification, the final optimization structure of the differential is determined.After-sales statistics show that the failure rate of the inter-wheel differential system after switching has been reduced by more than 50%, and the improvement effect is significant.

Heavy Truck; Differential; Lubrication Improvement

U463

A

1671-7988(2019)14-114-03

U463

A

1671-7988(2019)14-114-03

张龙，就职于陕西汉德车桥有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.037