维美德191拖拉机动力输出轴的国产化替代可行性研究

王军

摘要：针对维美德191拖拉机动力输出轴频繁断裂的情况，为节约维修换件成本，进行国产化替代件的可行性研究工作。

关键词：输出轴测绘；工装夹具；替代件；材质；对比分析

中图分类号：S2328文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.10.006

0引言

随着我国综合国力的大幅提升，国民经济得到显著增强，国家对三农方面的扶持力度也空前加大，进而持续推动了我国农业现代化建设进程的步伐，其中农机作业型式的现代化建设具有最为直观的体现。

黑龙江是农业大省，农业生产用地多，农机作业面积大、任务重，进口大马力拖拉机的保有量十分巨大。从欧美进口的大马力拖拉机的性价比较高，老百姓十分认可，唯一让农户忌惮的是其日常维修、保养、换件成本太过昂贵，致使农机户的作业和使用成本提高很多，在影响农户收益的同时也限制了这些进口拖拉机的使用频次。为加快推动我省农业现代化产业进程，提高这些进口大马力拖拉机的使用效能，对其常用易损配件进行国产化研究已十分必要。

目前，这些进口大马力拖拉机最常用的易损配件主要是保养用配件、动力输出轴配件、传动皮带配件和旋转轴承配件四个种类，且所有这些常用易损配件还未真正实现国产化替代，农机用户还是以原厂配件为主进行更换。

为此，我单位专项课题组特针对芬兰维美德191拖拉机的动力输出轴进行了国产化替代方面的可行性研究，现就研究情况进行论述。

1原件检测分析结果

11原件测绘图

动力输出轴原件经细致测绘后成图，见图1。

1.2原件的检测报告

原件的检测报告如下：

（1）原厂件实物照片见图2；

（2）原件材质化学成分分析结果见图3；

（3）原件表面金相组织照片见图4；

（4）原件芯部金相组织照片见图5；

（5）原件检测结果见图6。

2改進试件试验情况

21改进试件设计图

动力输出轴试制样件经改进设计后成图，见图7。

22扭断试验工装夹具设计图

扭断试验用工装夹具经与济南中创工业测试系统有限公司对接并严格按照芬兰维美德191拖拉机动力输出轴的实际使用情形进行设计，设计完成的工装夹具图纸如下：

（1）动力输出轴六键扭转套设计后成图，见图8。

（2）动力输出轴通用扭转连接套、轴向定位销轴设计后成图，分别见图9、图10。

23试制样件的选材

试制样件的材料选用高强度42CrMo合金结构钢，选材与原件一致，其材质的化学成分与原件对比结果见表1。

24试制样件的加工工艺及热处理工艺

241试制样件1

动力输出轴试制样件1的加工工艺及热处理工艺简述如下：

（1）原材料选用60～65 mm的高强度42CrMo合金结构钢棒料进行粗车加工。

（2）粗车加工后的轴体进行整体调质处理，淬火加热时间为1.5 h，淬火温度为850 ℃，之后进行油冷至230 ℃；再进行高温回火处理，温度为560 ℃，时间为25～3 h；高温回火后，进行常温油冷至室温，使得轴体表面硬度达到270～280 HBS。

（3）精车加工，除轴体头部的密牙花键部分外，其余全部加工成形，为便于样件加工，头部密牙花键部分改成方形，暂不影响试制和测试。

（4）轴体机械加工完成后，六齿花键部分表面中频淬火处理，淬火温度为850 ℃，然后用常温油冷至室温，使得轴体表面硬度达到53～57 HRC。

（5）轴体进行人工48 h时效处理，温度为200 ℃，去除表面应力。

（6）试制的动力输出轴样件1加工完成。

242试制样件2

动力输出轴试制样件2的加工工艺及热处理工艺简述如下：

（1）原材料选用60～65 mm的高强度42CrMo合金结构钢棒料进行粗车加工。

（2）粗车加工后的轴体进行整体调质处理，淬火加热时间为1.5 h，淬火温度为850 ℃，之后进行油冷至230 ℃；再进行高温回火处理，温度为560 ℃，时间为2.5～3 h；高温回火后，进行常温油冷至室温，使得轴体表面硬度达到270～280 HBS。

（3）精车加工，除轴体头部的密牙花键部分外，其余全部加工成形，为便于样件加工，头部密牙花键部分改成方形，暂不影响试制和测试。

（4）轴体机械加工完成后，整体淬火处理，淬火时间1.5 h，淬火温度为850 ℃，然后用常温油冷至室温，使得轴体表面硬度达到53～57 HRC。

（5）轴体进行人工48 h时效处理，温度为200 ℃，去除表面应力。

（6）试制的动力输出轴样件2加工完成。

3试制样件与原件对比结果

（1）动力输出轴试制样件与原件的表面硬度及淬硬层深度对比情况见表2。

（2）动力输出轴试制样件与原件的扭断抗力对比试验报告情况见表3。

4初步结论

（1）在完成的抗扭测试条件下，试制样件1不能满足设计要求。

（2）在完成的抗扭测试条件下，试制样件2能满足设计要求，即试制样件2的选材、加工工艺、热处理工艺可满足设计替代要求，但还需进一步完善，使之与原件的抗扭力矩最为接近为佳。

5下一步深入方案说明

（1）以动力输出轴试制样件2为准，再加工2批样件。

（2）精细调整最后一步的热处理工艺，使样件的抗扭强度与原件基本接近，偏差争取控制在±3%以内。

（3）达标后的样件与原件进行疲劳强度对比测试，为最终国产化替代方案的可行性提供理论依据。

（4）尽快实现该规格动力输出轴的国产化替代可行性技术方案。

综上所述，该动力输出轴在能有效形成成熟的加工工艺及热处理工艺，且在疲劳强度满足设计及使用要求的前提下，完全可以实现国产化替代生产。国产化生产后该易损件的供货期及时，价格下降很多，能有效保障该型进口拖拉机的作业效能和换件费用，社会效益和经济效益十分显著。endprint