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摘要：YJH315型液力变矩器广泛应用于ZL30装载机和CPCD35液力叉车等工程车辆中，其同轴度精度直接影响着传动系统的使用寿命和可靠性。针对YJH315型液力变矩器，分析了其在生产过程中同轴度误差的产生原因及其控制方法，认为泵轮和前罩工件状态、总成焊机机械系统状态、泵轮和前罩的结构是影响变矩器同舟度的三个主要因素，为改进工艺和降低成本提供参考，同时提出可从突破高精度装配技术、高精度成型技术及高精度的机床控制技術三个方面保证变矩器同轴精度。
Abstract： YJH315 hydraulic torque converter is widely used in ZL30 loader， cpcd35 hydraulic forklift and other engineering vehicles. Its coaxiality accuracy affects the service life and reliability of the transmission system directly. Aiming at yjh315 hydraulic torque converter， this paper analyzes the causes of coaxiality error and its control methods in the production process. It is considered that the state of pump wheel and front cover workpiece， mechanical system state of assembly welding machine， structure of pump wheel and front cover are the three main factors affecting the coaxiality of torque converter and provides reference for improving process and reducing cost. At the same time， puts forward the breakthrough of high-precision assembly technology， high precision forming technology， high precision machine control technology ensure the coaxial accuracy of torque converter.
关键词：变矩器;液力叉车;同轴度;控制工程;高精度技术
Key words： torque converter;hydraulic forklift;coaxiality;control engineering;high precision technology
中图分类号：TH1 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）06-0046-02
0 引言
YJH315液力变矩器在传动系统中是发动机连接变速箱的中间纽带。YJH315型液力变矩器主要由前罩、涡轮、导轮和泵轮等几大部件组成，而弹性板通过螺栓固定在前罩上，所以该型液力变矩器的整体空间结构较为复杂，同轴度精度要求很高。若同轴度超差，将使得弹性板的螺栓孔周围受到交变应力的作用，加速弹性板的疲劳失效，降低使用寿命，更严重的将造成弹性板撕裂乃至整个传动系统失效，如何控制和保证同轴度的加工精度是YJH315液力变矩器制造过程中的一个重要问题。目前针对液力变矩器的研究主要集中在计算动力学及其仿真与实验研究上[1-3]。吴光强[4]等为了提高液力变矩器改型设计效率，通过变矩器流道三维流场仿真计算，并与试验数据进行了对比，研究结果为液力变矩器的优化设计提供了参考。刘安然[5]等基于计算流体力学CFD方法对某双涡轮液力变矩器的泵轮叶片进行了仿真研究，论述了泵轮短叶片对改善变矩器流场有帮助，有利于系统性能的提升，认为将长短叶片泵轮用于双涡轮液力变矩器具有一定的理论和工程价值。潘文宏[6]为解决液力变矩器叶片滚铆机的主轴单元进给和自动上下料动作要求，对某滚铆机液压系统进行了总体设计，大大提高了液力变矩器的制造效率。
分析可知，目前对液力变矩器同轴度控制分析及研究较少，而液力变矩器同轴度对其适用性能具有作用，因此急需对液力变矩器同轴度控制进行研究。本文以YJH315型液力变矩器为研究对象，对其同轴度控制进行分析和研究，并提出几点思考。
1 YJH315型液力变矩器同轴度的影响要素
如图 1所示。YJH315型液力变矩器在理想状态下焊接总成环焊后泵轮分动齿轮内孔？覫d1与前罩凸轴外圆？覫d2的同轴度为零，但由于各种不稳定因素的影响，焊接后两圆心总会存在一个不稳定的同心对中误差，即变矩器焊接总成存在一个不稳定同轴度的误差，而YJH315型液力变矩器同轴度的误差控制是一种综合型控制，且影响其同轴度误差的因素有很多，如泵轮和前罩工件状态的影响、总成焊机机械系统状态的影响、泵轮和前罩的结构对同轴度的影响等。 泵轮和前罩工件状态的影响主要是指泵轮内孔？覫d1的不圆度与前罩凸轴？覫d2的不圆度，泵轮内孔？覫d1与泵轮轴中心轴线不垂直度，前罩凸轴？覫d2与前罩中心轴线的不垂直度都可影响到变矩器总成的同轴度;？覫D1和？覫D2的大小则决定了嵌入处的间隙大小，间接影响了变矩器的同轴度。其中泵轮内孔？覫d1的不圆度与前罩凸轴？覫d2的不圆度是影响变矩器同轴度的直接影响因素。
总成焊机机械系统状态的影响是指变矩器总成装配焊接采用专用焊机，机械结构主要由机架、涡轮升降机构、上下转动机构、焊枪调节机构、控制系统、气路系统等组成。机构的运动形式以及YJH315型液力变矩器总成的夹紧方式如图2所示。
该级机构必须考虑上卡爪与涡轮升降机构的配合精度，上、下卡爪的夹紧同心精度及重复夹紧同心精度，一般要求涡轮升降机构的设计同轴精度为0.01mm内，两卡爪夹紧同心精度为0.05mm内。
泵轮和前罩的结构对同轴度的影响是指总成环缝封焊时，焊点处金属受热膨胀，在焊缝快速冷却后，工件将沿膨胀方向产生一定的收缩，产生弹性变形。变形的大小和方向则取决于泵轮壳、前罩壳的壁厚Δ1、Δ2和焊接作用力臂L1、L2以及它们的配合形式。在整机环焊时，需使四把焊枪同时工作，以保证焊缝膨胀收缩对称;焊机应设有未起弧或者起弧后断弧时报警功能，有效保证对称焊接。
2 YJH315型液力变矩器同轴度控制的分析
2.1 误差原理
运用焊接结构件公差制造法，把复杂的焊接总成看成一个主系统，对载荷特点、运用材料、技术要求和现有的加工工艺等进行综合分析，然后将整个系统划分为变形方向明确，变形比较容易控制和焊接内应力不会对整个系统造成较大危害的子系统——预制零部件，并根据公差制造法的要求规划出各零部件的加工要点和公差带。
将各原始误差均用均方根偏差来表示，可得目标同心均方根偏差：
式中，Ax0、Ax0、Ax0为原始要素的误差传递系数，σx0为工件结构要素影响的同心均方根偏差，σy0机械系统要素影响的同心均方根偏差，σz0焊接要素影响的同心均方根偏差。
以本公司生產的YJH315型液力变矩器为实验对象进行整机封焊实验，选择引弧时间、收弧时间、夹具旋转速度为焊接参数，测量变矩器同轴度如表 1所示，可得正常焊接的YJH315型液力变矩器焊接总成同轴度的误差是0.051mm，达到了设计要求。
2.2 液力变矩器同轴度控制的思考
液力变矩器同轴度控制是一项复杂的系统控制工程，其中包括了机械、电子等多方面的内容，因此如何提高和保证变矩器同轴精度是一项重要的研究内容。针对本公司对液力变矩器的生产制造经验，可从突破高精度装配技术、高精度成型技术及高精度的机床控制技术三个方面保证变矩器同轴精度要求。高精度装配技术是对生产制造变矩器的机械部分进行高精度装配，并配备高精度的机床控制系统加以控制，通过高精度成型执行器将变矩器加工到满足要求的同轴度。
3 结束语
简述了本公司YJH315型液力变矩器产品的基本结构和同轴度精度要求，对其生产过程中同轴度的影响因素及其控制方法进行了系统分析，并进行了理论计算，表明当前制程能有效保证技术要求，提出了三点保证变矩器同轴精度要求的方法，为液力变矩器提高工艺水平和降低加工成本提供方向和参考。
参考文献：
[1]袁哲，刘春宝，岳利维，等.液力变矩器仿生叶片压降性能试验[J].延边大学学报（自然科学版），2020，46（04）：371-374.
[2]吴光强，陈洁.乘用车液力变矩器优化设计研究综述[J].汽车工程，2020，42（08）：1090-1096，1123.
[3]Ganji M， Bigdeli M， Azizian D.A Modified Transient Current Limiter to Mitigate Energization Inrush Current in Wind Turbine Transformers[J].Journal of Control， Automation and Electrical Systems， 2020，31（prepublish）.
[4]吴光强，陈洁.基于计算流体力学的循环圆设计参数对液力变矩器的性能影响预测[J].同济大学学报（自然科学版）， 2020，48（07）：1040-1048.
[5]刘安然，李延频，石祥钟.长短叶片泵轮对液力变矩器性能改进的研究[J].液压与气动，2020（04）：42-46.
[6]潘文宏.液力变矩器叶片滚铆机的液压系统总体设计[J].液压气动与密封，2021，41（01）：64-67.
Abstract： YJH315 hydraulic torque converter is widely used in ZL30 loader， cpcd35 hydraulic forklift and other engineering vehicles. Its coaxiality accuracy affects the service life and reliability of the transmission system directly. Aiming at yjh315 hydraulic torque converter， this paper analyzes the causes of coaxiality error and its control methods in the production process. It is considered that the state of pump wheel and front cover workpiece， mechanical system state of assembly welding machine， structure of pump wheel and front cover are the three main factors affecting the coaxiality of torque converter and provides reference for improving process and reducing cost. At the same time， puts forward the breakthrough of high-precision assembly technology， high precision forming technology， high precision machine control technology ensure the coaxial accuracy of torque converter.
关键词：变矩器;液力叉车;同轴度;控制工程;高精度技术
Key words： torque converter;hydraulic forklift;coaxiality;control engineering;high precision technology
中图分类号：TH1 文献标识码：A 文章编号：1674-957X（2021）06-0046-02
0 引言
YJH315液力变矩器在传动系统中是发动机连接变速箱的中间纽带。YJH315型液力变矩器主要由前罩、涡轮、导轮和泵轮等几大部件组成，而弹性板通过螺栓固定在前罩上，所以该型液力变矩器的整体空间结构较为复杂，同轴度精度要求很高。若同轴度超差，将使得弹性板的螺栓孔周围受到交变应力的作用，加速弹性板的疲劳失效，降低使用寿命，更严重的将造成弹性板撕裂乃至整个传动系统失效，如何控制和保证同轴度的加工精度是YJH315液力变矩器制造过程中的一个重要问题。目前针对液力变矩器的研究主要集中在计算动力学及其仿真与实验研究上[1-3]。吴光强[4]等为了提高液力变矩器改型设计效率，通过变矩器流道三维流场仿真计算，并与试验数据进行了对比，研究结果为液力变矩器的优化设计提供了参考。刘安然[5]等基于计算流体力学CFD方法对某双涡轮液力变矩器的泵轮叶片进行了仿真研究，论述了泵轮短叶片对改善变矩器流场有帮助，有利于系统性能的提升，认为将长短叶片泵轮用于双涡轮液力变矩器具有一定的理论和工程价值。潘文宏[6]为解决液力变矩器叶片滚铆机的主轴单元进给和自动上下料动作要求，对某滚铆机液压系统进行了总体设计，大大提高了液力变矩器的制造效率。
分析可知，目前对液力变矩器同轴度控制分析及研究较少，而液力变矩器同轴度对其适用性能具有作用，因此急需对液力变矩器同轴度控制进行研究。本文以YJH315型液力变矩器为研究对象，对其同轴度控制进行分析和研究，并提出几点思考。
1 YJH315型液力变矩器同轴度的影响要素
如图 1所示。YJH315型液力变矩器在理想状态下焊接总成环焊后泵轮分动齿轮内孔？覫d1与前罩凸轴外圆？覫d2的同轴度为零，但由于各种不稳定因素的影响，焊接后两圆心总会存在一个不稳定的同心对中误差，即变矩器焊接总成存在一个不稳定同轴度的误差，而YJH315型液力变矩器同轴度的误差控制是一种综合型控制，且影响其同轴度误差的因素有很多，如泵轮和前罩工件状态的影响、总成焊机机械系统状态的影响、泵轮和前罩的结构对同轴度的影响等。 泵轮和前罩工件状态的影响主要是指泵轮内孔？覫d1的不圆度与前罩凸轴？覫d2的不圆度，泵轮内孔？覫d1与泵轮轴中心轴线不垂直度，前罩凸轴？覫d2与前罩中心轴线的不垂直度都可影响到变矩器总成的同轴度;？覫D1和？覫D2的大小则决定了嵌入处的间隙大小，间接影响了变矩器的同轴度。其中泵轮内孔？覫d1的不圆度与前罩凸轴？覫d2的不圆度是影响变矩器同轴度的直接影响因素。
总成焊机机械系统状态的影响是指变矩器总成装配焊接采用专用焊机，机械结构主要由机架、涡轮升降机构、上下转动机构、焊枪调节机构、控制系统、气路系统等组成。机构的运动形式以及YJH315型液力变矩器总成的夹紧方式如图2所示。
该级机构必须考虑上卡爪与涡轮升降机构的配合精度，上、下卡爪的夹紧同心精度及重复夹紧同心精度，一般要求涡轮升降机构的设计同轴精度为0.01mm内，两卡爪夹紧同心精度为0.05mm内。
泵轮和前罩的结构对同轴度的影响是指总成环缝封焊时，焊点处金属受热膨胀，在焊缝快速冷却后，工件将沿膨胀方向产生一定的收缩，产生弹性变形。变形的大小和方向则取决于泵轮壳、前罩壳的壁厚Δ1、Δ2和焊接作用力臂L1、L2以及它们的配合形式。在整机环焊时，需使四把焊枪同时工作，以保证焊缝膨胀收缩对称;焊机应设有未起弧或者起弧后断弧时报警功能，有效保证对称焊接。
2 YJH315型液力变矩器同轴度控制的分析
2.1 误差原理
运用焊接结构件公差制造法，把复杂的焊接总成看成一个主系统，对载荷特点、运用材料、技术要求和现有的加工工艺等进行综合分析，然后将整个系统划分为变形方向明确，变形比较容易控制和焊接内应力不会对整个系统造成较大危害的子系统——预制零部件，并根据公差制造法的要求规划出各零部件的加工要点和公差带。
将各原始误差均用均方根偏差来表示，可得目标同心均方根偏差：
式中，Ax0、Ax0、Ax0为原始要素的误差传递系数，σx0为工件结构要素影响的同心均方根偏差，σy0机械系统要素影响的同心均方根偏差，σz0焊接要素影响的同心均方根偏差。
以本公司生產的YJH315型液力变矩器为实验对象进行整机封焊实验，选择引弧时间、收弧时间、夹具旋转速度为焊接参数，测量变矩器同轴度如表 1所示，可得正常焊接的YJH315型液力变矩器焊接总成同轴度的误差是0.051mm，达到了设计要求。
2.2 液力变矩器同轴度控制的思考
液力变矩器同轴度控制是一项复杂的系统控制工程，其中包括了机械、电子等多方面的内容，因此如何提高和保证变矩器同轴精度是一项重要的研究内容。针对本公司对液力变矩器的生产制造经验，可从突破高精度装配技术、高精度成型技术及高精度的机床控制技术三个方面保证变矩器同轴精度要求。高精度装配技术是对生产制造变矩器的机械部分进行高精度装配，并配备高精度的机床控制系统加以控制，通过高精度成型执行器将变矩器加工到满足要求的同轴度。
3 结束语
简述了本公司YJH315型液力变矩器产品的基本结构和同轴度精度要求，对其生产过程中同轴度的影响因素及其控制方法进行了系统分析，并进行了理论计算，表明当前制程能有效保证技术要求，提出了三点保证变矩器同轴精度要求的方法，为液力变矩器提高工艺水平和降低加工成本提供方向和参考。
参考文献：
[1]袁哲，刘春宝，岳利维，等.液力变矩器仿生叶片压降性能试验[J].延边大学学报（自然科学版），2020，46（04）：371-374.
[2]吴光强，陈洁.乘用车液力变矩器优化设计研究综述[J].汽车工程，2020，42（08）：1090-1096，1123.
[3]Ganji M， Bigdeli M， Azizian D.A Modified Transient Current Limiter to Mitigate Energization Inrush Current in Wind Turbine Transformers[J].Journal of Control， Automation and Electrical Systems， 2020，31（prepublish）.
[4]吴光强，陈洁.基于计算流体力学的循环圆设计参数对液力变矩器的性能影响预测[J].同济大学学报（自然科学版）， 2020，48（07）：1040-1048.
[5]刘安然，李延频，石祥钟.长短叶片泵轮对液力变矩器性能改进的研究[J].液压与气动，2020（04）：42-46.
[6]潘文宏.液力变矩器叶片滚铆机的液压系统总体设计[J].液压气动与密封，2021，41（01）：64-67.