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我国拖拉机动力输出轴标准修订方案的研究

更新时间:2016-04-23 09:51:26点击次数:915次

江苏常发农业装备股份有限公司 廖汉平

摘要:针对我国大中型拖拉机动力输出轴损坏问题,阐述现行拖拉机动力输出轴国家标准等同采用国际标准的不合理以及在标准修订中增加我国已普遍正在使用的760r/min转速8齿矩形花键动力输出轴的理由,并介绍修改采用国际标准的背景、思路、过程、意义和新标准报批稿主要修订内容。

我国现行拖拉机动力输出轴系列标准包括:GB/T 1592.1—2008《农业拖拉机后置动力输出轴 1、2和 3 型 第 1 部分:通用要求、安全要求、防护罩尺寸和空隙范围》、GB/T 1592.2—2008《农业拖拉机  后置动力输出轴1、2和3型  第2部分:窄轮距拖拉机防护罩尺寸和空隙范围》和GB/T 1592.3—2008《农业拖拉机后置动力输出轴 1、2和 3 型  第 3 部分:动力输出轴尺寸和花键尺寸、动力输出轴位置》三个部分标准。这三个部分标准分别等同采用ISO 500-1:2004 、ISO 500-2:2004 和ISO 500-3:2004国际标准,直接翻译后发布实施的国家标准。该系列标准规定适用于农业轮式拖拉机,国内其他结构型式拖拉机实际上也参照此标准。笔者曾对我国拖拉机动力输出轴现状和标准贯彻率低的原因进行过详细分析[1]。本文主要就新版动力输出轴标准的修订背景和过程以及报批稿主要内容做些介绍。

1 拖拉机动力输出轴标准修订背景和思路

动力输出轴现行标准由国家标准化管理委员会2008年7月9日批准发布,2009年2月1日实施。其中:200马力以下拖拉机的动力输出轴推荐采用φ35mm直径的矩形或渐开线花键,标准转速540r/min或1000r/min。在实施过程中,我国现有大部分拖拉机与配套机具的动力传递转速和花键联接与其标准不一致,动力输出轴标准转速所对应的发动机何种工况下转速在标准中也无明确规定。我国广泛应用的旋耕机等驱动型农机具要求的输入转速700r/min~800r/min和φ38mm直径的矩形花键已经被行业内认可和使用。随着我国近几年来拖拉机大功率机型快速发展,驱动型农具规格增大,65马力以上拖拉机即使采用φ38mm直径的动力输出轴和φ38mm直径的农机具动力输入轴其损坏现象也越来越突出。国内生产企业基本上不敢轻易使用标准规定的φ35mm直径的动力输出轴或输入轴,国内销售的30马力以上拖拉机几乎没有采用φ35mm直径的动力输出轴。旋耕机生产企业在万般无奈的情况下尝试在幅宽1.6m以上旋耕机上采用φ48mm直径的动力输入轴,从而解决了旋耕机输入轴易断的老大难问题,也为拖拉机提高动力输出轴可靠性拓展了思路,国内多家拖拉机企业使用φ48mm直径的动力输出轴后取得了显著效果。2009年江苏常发农业装备股份有限公司首先向全国拖拉机标准化技术委员会提出修改GB/T 1592—2008系列标准的建议申请,并得到国内主要拖拉机企业的赞成。当全国拖拉机标委会秘书处启动修改程序时,ISO农林拖拉机和机械技术委员会2010年5月7日发布了ISO/TC23/SC 4-N907、N908号文件,对由美国国家标准学会提出在ISO 500-1:2004和ISO 500-3:2004标准中增加4型φ57.5mm直径22 齿渐开线花键的动力输出轴提案进行投票。2012年国家标准化管理委员会批复同意对GB/T 1592—2008系列标准进行修订,全国拖拉机标委会及时组织成立标准修订起草工作组开展相关工作,并依据ISO农林拖拉机和机械技术委员会最新发布的ISO 500-1:2014《农业拖拉机后置动力输出轴 1、2、3 和4型 第1部分:通用要求、安全要求、防护罩尺寸和空隙范围》和ISO 500-3:2014《农业拖拉机后置动力输出轴 1、2、3和4型  第3部分:动力输出轴尺寸和花键尺寸、动力输出轴位置》标准内容和我国动力输出轴实际现状,使用重新起草法修改采用ISO 500:2014系列标准[2]

2 拖拉机动力输出轴标准修订过程、方案和意义

2.1  该标准修订项目计划正式下达后,围绕着是等同采用还是修改采用ISO 500:2014系列标准在标准修订起草工作组内出现了不一致,各方代表在充分发表意见后将二种方案作为征求意见稿提交全体委员讨论,代表们认为除了增加φ48mm直径的矩形花键动力输出轴外,并考虑将国内现行数十年的φ38mm直径的矩形花键以及普遍使用的介于540r/min~1000r/min中间的760r/min转速也应列入标准中。这二种规格动力输出轴是区别于国外产品并具有我国拖拉机特色的规格尺寸,其加工配套、市场供应、配套农机具体系也十分完善,这也是为了满足我国市场实际需求。秘书处要求标准修订工作组继续在行业内进行调研,广泛征求拖拉机和农机具企业的意见。在调查期间部分拖拉机企业现有的中小功率拖拉机机型后置动力输出轴防护罩尺寸和空隙范围与ISO标准存在着差异,希望在满足安全要求的情况下,在新修订的标准中做出适当调整。为了避免在农机具转速配套时出现混乱,建议增加动力输出轴标准转速的确定方法。规范统一了花键参数代号,保持与我国花键轴标准一致,新增加的8齿矩形花键尺寸采用了我国现行的GB/T1144—2001《矩形花键尺寸、公差和检验》标准中的规格及公差与配合等级。

2.2 拖拉机动力输出轴系列标准修订后并不影响我国出口拖拉机产品采用ISO500:2014系列标准中的动力输出轴规格型号与国外农机具配套,保持与国际标准的一致性以及国内市场的实用性、协调性。我国50马力以下的中小型拖拉机出口量较大,且已采用1φ35mm直径的6齿矩形花键动力输出轴,不会因此影响国外市场销售。我国普遍使用的8齿矩形花键和760r/min转速的动力输出轴列入标准对于国内拖拉机用户来说只是选购与此对应的已经普遍使用的传动轴万向节就行了,并不影响与农机具的配套。对避免国外产品冲击国内民族企业还起到技术屏障保护作用,国外大中功率拖拉机产品进入中国市场首先应考虑是否符合中国标准以及适应中国农机具配套要求,从技术上提高了国外拖拉机产品进入中国市场的难度。

3 拖拉机动力输出轴新标准报批稿主要修订内容

3.1  GB/T 1592.1—201X《农业拖拉机后置动力输出轴 1、2、3 和4型 第1部分:通用要求、安全要求、防护罩尺寸和空隙范围》报批稿与GB/T 1592.1—2008主要区别:增加了发动机标定功率不大于51.5kW拖拉机动力输出轴周围有功能件(如齿轮泵)的拖拉机动力输出轴防护罩宽度尺寸允许为200mm,动力输出轴至防护罩上方距离允许为75mm;增加了 ISO 500-1:2014标准中4型动力输出轴和国内普遍使用的760r/min转速以及φ38mmφ48mm直径的8齿矩形花键的要求;标准中明确动力输出轴的标准转速为发动机标定转速的80%90%时的转速;修改了发动机标定转速下推荐的动力输出轴功率;增加了“型式代号”。(见表1

1 动力输出轴型式特性

型式

公称直径

mm

花键齿数与型式

标准转速

r/min

发动机标定转速下推荐的动力输出轴功率

kW

型式代号

1

35

6 齿矩形花键

540

65

1φ35-540

1 000

110

1φ35-1000

38

8 齿矩形花键

5407601000

65

1φ38-540/760/1 000

2

35

21 齿渐开线花键

1 000

130

2φ35-1000

48

8 齿矩形花键

5407601 000

130

2φ48-540/760/1 000

3

45

20 齿渐开线花键

1 000

300

3φ45-1 000

4

57.5

22 齿渐开线花键

1 300

450

4φ57.5-1 300

3.2  GB/T 1592.2201X《农业拖拉机 后置动力输出轴1234 2部分:窄轮距拖拉机防护罩尺寸和空隙范围》报批稿与GB/T 1592.22008主要区别:在“范围”一章中将“轮距小于或等于1150 mm 的窄轮(轨)距拖拉机12型后置动力输出轴的尺寸和空隙范围”修改为“以单缸柴油机为动力的轮式拖拉机和最小轮距小于或等于1150 mm 的窄轮(轨)距拖拉机12型后置动力输出轴的尺寸和空隙范围”;增加了动力输出轴转速的确定方法。

3.3  GB/T 1592.3201X《农业拖拉机后置动力输出轴123 4 3部分:动力输出轴尺寸和花键尺寸、动力输出轴位置》报批稿与GB/T 1592.32008主要区别:将渐开线花键三个同类表格合并成一个表格,删除三组重复图中的二组图;增加了拖拉机4型动力输出轴以及1型中φ38mm2型中φ48mm直径的8齿矩形花键动力输出轴尺寸和花键尺寸。(见图1~图5、表2-6

1 动力输出轴尺寸

2 动力输出轴尺寸

1φ35

1φ38

2φ35

2φ48

3φ45

4φ57.5

A

圆槽到轴端的距离/mm

38 ± 0.8

38 ± 0.8

25.5 ± 0.8

38 ± 0.8

38 ± 0.8

50 ± 0.8

B

花键有效长度和淬硬部分长度/mm

76

76

64

76

89

100

C

倒角长度/mm

6 +1.0

6 +1.0

5 +1.0

6 +1.0

6 +1.0

8 +1.0

D

倒角

30º ± 3º

30º ± 3º

30º ± 3º

30º ± 3º

30º ± 3º

30º ± 3º

E

圆槽的底部直径/mm

29.40 ± 0.1

33 ± 0.1

29.40 ± 0.1

43 ± 0.1

37.25 ± 0.1

48 ± 0.1

R

圆槽半径/mm

6.8 ± 0.25

7.25± 0.25

6.8 ± 0.25

7.25±0.25

8.4 ± 0.25

10.4 ± 0.25




图2  矩形外花键的尺寸

表3  矩形外花键的尺寸


1φ35

1φ38

2φ48

齿数

z

6

8

8

大径/mm

Dee

QUOTE \* MERGEFORMAT

有效齿面起始圆直径/mm

DFe

30.00

32.00

42.00

小径/mm

Die

作用齿厚最大值/mm

SVmax

8.64

5.995

7.995

分度圆实际齿厚最大值/mm

Smax

(8.60)

5.980

7.975

分度圆实际齿厚最小值/mm

Smin

8.51

5.932

7.917

允许变形量

优先使用综合通规

齿形公差/mm

Fα

0.020

0.020

0.020

齿向公差/mm

Fβ

0.015

0.015

0.015

齿距累积公差/mm

Fp

0.040

0.040

0.040


图3  矩形内花键的尺寸

表4  矩形内花键的尺寸


图5  渐开线内花键的尺寸

表6  渐开线内花键的尺寸

2φ35

3φ45

4φ57.5

齿数

z

21

20

22

模数/mm

m

1.587 5

2.116 7

2.500

压力角

α

30º

30º

30º

分度圆直径/mm

D

33.338

42.333

55.000

基圆直径/mm

Db

28.8711

36.6617

47.6314

2φ35

3φ45

4φ57.5

大径/mm

Dei

终止圆直径/mm

DFi

34.62

44.044

57.000

小径/mm

Dii

实际齿槽宽最大值/mm

Emax

2.565

3.396

4.001

实际齿槽宽最小值/mm

Emin

(2.520)

(3.351)

(3.955)

作用齿槽宽最小值/mm

EVmin

2.494

3.325

3.927

量棒直径/平齿根/mm

DRi

2.75/2.60

3.75/-

4.50/-

棒间距最大值/mm

MRimax

29.380

36.850

48.284

棒间距最小值/mm

MRimin

(29.290)

(36.758)

(48.191)

代用量棒直径/

平齿根/mm

DRi

2.743/2.60

3.658/-

4.496/-

代用量棒棒间距最大值/mm

MRimax

29.403

37.153

48.311

代用量棒棒间距最小值/mm

MRimin

(29.315)

(37.064)

(48.209)

允许变形量

优先使用综合过规

齿形公差/mm

Fα

0.020

0.020

0.020

齿向公差/mm

Fβ

0.013

0.013

0.013

齿距累积公差/mm

Fp

0.040

0.040

0.040

同心度(齿高公差)/mm

大径到分度圆

0.02

0.02

0.02

4 结束语

新修订的拖拉机动力输出轴标准发布实施后将会对整个拖拉机和配套机具企业和市场产生积极影响,使机具的匹配更加合理、方便,动力输出轴可靠性和标准的贯彻率提高,制造和使用维修成本下降,社会效益非常显著。我国是世界上拖拉机最大的生产国和使用国,理应在相关国际标准化组织里积极参与活动,发挥作用。笔者建议利用我国ISO标准化委员会成员国身份,由我国农业机械标准化技术委员会和拖拉机标准化技术委员会联合向ISO农林拖拉机和机械技术委员会提出在拖拉机2型动力输出轴中增加φ48mm直径的8齿矩形花键及760r/min转速规格的提案申请。国内农机标准的制修订不仅仅考虑技术指标的先进性、国际化,更应以国家经济建设发展特色、水平和顺应市场实际现状的需要为依据。

参 考 文 献

[1] 廖汉平,我国拖拉机动力输出轴现状分析[J],农机质量与监督,2015,(2):24~25.

[2] ISO 500:2014《农业拖拉机 后置动力输出轴 1、2、3 和4型》





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