504型拖拉机离合器主摩擦片花键盘毂脱落原因分析与改进措施
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摘 要：通过对离合器主摩擦片花键盘毂脱落故障件进行检查，发现从动盘孔周向延伸大于1 mm范围成椭圆形，盘毂孔与铆钉密实无间隙，铆钉断口均匀一致;经过对从动盘铆钉孔内径、盘毂铆钉孔内径、铆钉直径进行测量，从动盘与铆钉间隙为0.45 mm，盘毂与铆钉间隙为0.45～0.85 mm，使铆钉与铆压后的两个零件存在超过0.15 mm甚至更大的间隙，间隙大是造成铆钉断裂，主摩擦片花键盘毂脱落的主要原因，文中对提高拖拉机可靠性提出了一些改进建议。
关键词：拖拉机;离合器;摩擦片;花键盘毂;铆钉
中图分类号：S219.6 文献标识码：A开放科学（资源服务）标识码
doi：10.14031/j.cnki.njwx.2020.02.009Open Science Identity（OSID）
0 引言
在对35台504拖拉机的跟踪调研中，通过对故障情况汇总与分析，得到了504拖拉机各系统的平均年故障率为234.3%，离合器系统故障率为20.0%，其中离合器系统故障中有3台次主摩擦片花键盘毂脱落的故障。针对这一故障状况，为了进一步分析离合器主摩擦片花键盘毂脱落的故障原因，降低故障率，我们对故障件进行了检查、检测，对检测数据进行了分析计算，并在此基础上完成了失效分析，提出改进措施，并进行了市场验证，有效解决了504型拖拉机离合器主摩擦片花键盘毂脱落的故障。
1 故障实况
河北地区一台504型拖拉机配套打捆机作业，使用约100 h左右发生拖拉机挂挡不行走的故障，经检查发现离合器主摩擦片花键盘毂脱落，脱落原因为盘毂与从动盘连接的8颗铆钉全部剪断。不久，又有两台504型拖拉机带旋耕机作业时，离合器也出现了同样的故障，工作时间约为120 h左右，经对故障件对比，故障模式相同，故障件照片如图：
2 故障分析
2.1 故障初步原因分析
从外观看能直观的反映出断裂成因，该从动盘为无减振器结构，扭转过程所加传动载荷全部旋加于铆钉并传递到花键，由于故障件从动盘铆钉孔有比较明显的沿旋转方向拉长及椭圆变形现象，说明使用中存在铆钉和从动盘孔松动的过程，由于逐步松动形成铆钉与从动盘孔的冲击，铆钉形成断面剪切而从动盘孔拉伸变长，在松动后相对冲击转角达到一定程度（如旧件有1～2 mm的单向间隙），由于铆钉硬度明显低于从动盘硬度，即在铆接处铆钉端面连接面积减少到之前的1/2～1/3后无法承载转矩形成断裂刹头，造成盘毂脱落，总成失效。
2.2 測量铆钉、铆钉孔直径并进行计算分析
经过对断裂件查看及对产品零件的测量，发现产品零件的间隙较大，零件测量情况如下：
（1）测量从动盘各孔径为6.31～6.36 mm。
（2）测量铆钉直径为5.91 mm。
（3）测量花键盘毂剪切面各孔直径：入口6.36～6.40 mm。
（4）测量花键盘毂铆接面各孔直径：出口6.61～6.77 mm。
（5）铆钉、盘毂、从动盘设计及实测尺寸对比如下表所示：
3 失效分析
（1）从使用周期和铆钉断口、从动盘铆钉孔呈椭圆形受到铆钉冲击剪切结果分析，铆钉强度是合格的，如果个别铆钉有缺陷会提前断裂造成异响、失效及无法换挡等问题，其他铆钉仍然会处于铆合状态，会有不同的断口模式。
（2）剪切面位置是从动盘与盘毂贴合面，铆钉头部完好说明铆接尺寸和强度是可靠的，铆压没有问题。
（3）从测量数据看，比较明显的是零件配合尺寸间隙较大，从动盘与铆钉间隙为0.40～0.46 mm，盘毂与铆钉间隙为0.45～0.85 mm，而铆压后铆钉变形有限（一般在0.2～0.3 mm）无法完全填充间隙，使铆钉与铆压后的两个零件存在0.10～0.66 mm的间隙，该间隙在承载过程中受力进一步扩大直至从动盘受铆钉冲击磨损变成椭圆形，到一定程度时铆钉端面也已磨损到其直径方向约1/3左右时发生断裂分离造成盘毂脱落。
（4）根据上述分析，可以排除铆钉强度和铆压造成的失效;上述分析说明，铆钉与铆钉孔配合间隙大应是造成从动盘剪切失效的根本原因。
4 改进措施
4.1 临时改进措施
定制尺寸为6.30-0.10 mm铆钉，以最大化消除装配间隙，并做疲劳实验验证。
4.2 设计制造改进措施
（1）整体控制铆钉和从动盘、盘毂装配间隙小于0.3 mm;更改铆钉尺寸为6.00-0.10 mm，从动盘铆钉孔径为6.1+0.100 mm，盘毂铆钉孔径为6.1+0.100 mm，盘毂冲孔模采用半精冲工艺，凹模凸模间隙减小，零件冲压喇叭口控制在0.25 mm内。
（2）将承载用铆钉直径加大到8 mm，增强整体强度，更好防止在特殊恶劣工况下零件的破坏发生。
5 跟踪验证
改进后，经过一个作业季节的使用跟踪，市场上未再出现改进后504型拖拉机离合器摩擦片花键盘毂脱落的故障。
市场跟踪验证情况说明：
（1）铆钉与铆钉孔配合间隙大是离合器主摩擦片花键盘毂脱落的根本原因。
（2）严格控制铆钉与铆钉孔配合间隙，增加铆钉直径，是解决504型拖拉机离合器摩擦片花键盘毂脱落故障的有效措施。
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