徐工ZL50GV 型装载机湿式驱动桥升级改造

郭海军

（秦皇岛港股份有限公司流动机械分公司，河北秦皇岛 066000）

0 引言

徐工ZL50GV 型装载机为5 t 级装载机，具有整机稳定性好、操作轻便、动作平稳、工作效率高、安全可靠和性价比高等特点。该装载机装配湿式驱动桥，由于作业强度大、时间长、生产环境恶劣、制造工艺等因素，其可靠性直接影响港口流动机械的装卸生产。

1 故障现象

徐工ZL50GV 型装载机采用徐工自主研发设计的WA1180型湿式驱动桥。公司1 台设备自投产使用后，该车型的湿式驱动桥故障频发，先后出现轮边减速器行星齿轮打齿、制动活塞漏油、差速器损坏、主减速锥齿轮严重磨损、制动片磨损等故障，如图1 所示。2 年总计共8 次故障（表1），严重影响生产作业，增加维修量和维修成本。

表1 WA1180 型湿式驱动桥故障统计

图1 徐工ZL50GV 型装载机驱动桥故障现象

2 原因分析

首先，查询该车型保养记录，对比该车型保养技术规范，不存在失保漏保现象。其次，对驾驶该设备的操作者进行考察，均有操作培训记录，考试成绩合格，调取设备操作记录，未出现装载机误操作现象。最后，排除掉人为因素。经过技术人员研究与分析，故障原因主要如下。

（1）加工制作工艺因素。因行星齿轮架的硬度是最低的，耐磨性也相对较低。从受力分析上看，虽直齿轮仅受径向力，没有轴向力，但在实际生产作业过程中，在转弯时差速器内的圆锥齿轮会产生轴向力。该轴向力通过摩擦力作用在轮边减速器并传递到行星齿轮，使各个零件之间产生较大摩擦力，从而磨损行星齿轮架。由于加工过程中星齿轮架硬度和主减速差速器强度低等工艺缺陷，随着磨损加剧，短期内间隙越来越大，就会发生打齿等故障现象。

（2）密封件因素。分析该装载机车型湿式驱动桥轮边减速器等重要部分和漏油时间间隔等因素，主要是其轮边活塞及其密封件密封性能不可靠，导致密封性不够，轮边减速器高温，内部构件损坏。由此可见，故障的发生是驱动桥本身结构设计与加工制造工艺的问题，经研究决定对徐工ZL50GV 型装载机湿式驱动桥进行升级改造，从源头解决该车型驱动桥故障。

3 确定升级改造方案

针对故障现象及相关分析，决定主要采取以下方案升级徐工ZL50GV 型装载机湿式驱动桥。

（1）对WA1180 产品进行主减差速器齿轮件加工工艺优化，加强硬度。

（2）轮边活塞、密封件进行相应尺寸及材料的优化，把原使用的星形式密封升级为使用特康密封件。

（3）行星齿轮轴向有间隙，导致轴向磨损，为减少两者间摩擦，在行星齿轮和行星齿轮架之间设置垫片，改进前行星齿轮结构。

（4）在按要求（半年或1000 h）保养的同时，更换高规格的ZF 桥专用油。

通过以上措施，经过两个月测试使用，未发生漏油现象，轮边减速器磨损只发生在行星齿轮、垫片之间，且磨损量很小。止动垫片和行星齿轮架之间几乎没有发生磨损，很好解决了漏油和轮边减速器磨损甚至损坏的故障难题，但使用过程中，制动片、差速器和主减速器的磨损依然比较严重。为彻底解决徐工ZL50GV 型装载机湿式驱动桥系列问题，决定更换原车配备的徐工自制湿式驱动桥，通过市场调查研究，湿式驱动桥在舒适性、安全性和后期维修保养等方面优于干式驱动桥，且改造成本较低。为此，决定依然选取湿式驱动桥，最后决定选取性能优异、产品成熟的德国ZF（采埃孚）湿式驱动桥。由于ZF 驱动桥与徐工自制驱动桥的前后车架固定方式、尺寸、制动压力均不相同，因此项目组需要对前车架系统、后车架系统、驱动轴系统、制动系统进行相应改进，确保设备正常可靠使用，如图2 所示。

图2 徐工自制桥与ZF 桥安装结构

4 升级改造ZF（采埃孚）湿式驱动桥主要方案

（1）前车架更改方案。步骤1：由于ZF 湿式驱动桥安装螺栓没有安装位置，因此需要切除前车架左、右侧板部分，这样就可以安装螺栓（图3）。步骤2：按照ZF 湿式驱动桥安装螺栓安装位置，增加右吊耳板、支板和制动油管固定块（图4）。

图3 切除前车架左、右侧板部分

图4 前车架部件安装

（2）后车架更改方案。对于后车架系统，经过测量装配尺寸，不需要改变安装尺寸。由于后驱动桥尺寸改变，需要在后车架的两块筋板中间加装限位垫块，对后驱动桥位置进行限制（图5）。

图5 后车架安装限位块

（3）传动系统。保证中间传动轴不变，更换前传动轴和后传动轴。由于前后湿式驱动桥从原有徐工自制桥升级为ZF 湿式驱动桥，原有前传动轴和后传动轴无法安装ZF 湿式驱动桥。为满足要求，要重新设计传动轴，中间传动轴不变，对前后传动轴链接盘按照ZF 湿式驱动桥连接盘尺寸进行改造。而且前传动轴需要相应加长20 mm，后传动轴同理，并对改造后的前、后传动轴进行动平衡测试，以满足传动轴高速转动要求。

（4）轮辋。由于ZF 桥单边19 个轮胎安装螺栓，而徐工湿式桥单边15 个安装螺栓，所以轮辋需要更换。

（5）制动系统。ZF 湿式驱动桥制动油压标准值为4 MPa（40 bar），徐工自制湿式驱动桥制动油压标准值为3.6 MPa（36 bar）。因此需要对制动油管进行重新设计，通过对标规范，重新选择制动油管，以满足制动油压要求，如图6 所示。

5 方案实施与效果

图6 驱动桥制动油压调整

图7 实施效果

通过合理的方案制定，严格的控制实施过程，效果如图7 所示。为更好验证改进后ZF 湿式驱动桥的制动效果，根据关于装载机湿式驱动桥制动性能的技术测试要求，当行驶速度达到20 km/h 时，用规定的操作力踩下制动踏板，制动距离小于5 m（图8）。重复3 次，经过测量，分别是3.72 m、3.82 m、3.91 m，平均制动距离为3.82 m，小于要求的5 m，因此改造后的驱动桥能满足设备制动要求（图9）。

图8 制动性能测试

图9 ZF 湿式驱动桥改造整体

该徐工ZL50GV型装载机驱动桥经过5 个月满负荷作业，改造后的装载机ZF 湿式驱动桥未发生任何问题，效果良好。本次升级改造达到了预期目的，消除驱动桥的故障隐患，提高工作效率，增强了设备运行的稳定性、安全性，极大减少了维修工时和成本，为国产装载机驱动桥通用性研究和发展提供了实践经验。