动力拖动用万向轮的技术改造
发布时间：2016-02-23安徽合力股份有限公司 邵磊
摘 要：分析了普通万向轮的结构特点和动力学特性；介绍了普通万向轮通过技术改造实现适应动力拖动的高速万向轮的方法与过程。
关键词：万向轮；动力拖动；平板拖车；改造
一、前言
万向轮以其转向灵活、价格低、使用维护方便、成本低等优点广泛用于厂矿企业的工位转运器具、轻工业、物流、商场物品搬运拖车等领域。
我公司为一些客户开发研制的轻型平板拖车，使用两只定向轮在后、两只万向轮在前的组合方式，配合我公司研制开发的电动牵引车作为动力。设计初始时选用的为普通万向轮，在使用过程中发现，万向轮连接螺栓与轮体中的轴承内圈磨损严重。使用寿命短等缺陷。若选用高速万向轮成本太高，不利于市场竞争。
二、技术分析
笔者经过对使用工况及万向轮的国家标准进行分析得出：目前市场上普通万向轮产品定位在无动力拖动的低速行驶，按照规定一般在3-5km/h。轮体与支架通过普通螺栓加轴套与论题轴承连接的方式（如图1所示）。使用动力拖动的万向轮拖车由于动力源速度较高（平均15km/h），在高速运行的过程中，普通万向轮连接使用的件2螺栓与件11轴套、件11轴套与件3轴承之间间隙大、件11轴套壁厚较薄，在持续使用过程中引起的震动、轴套和轴承在轴向窜动及径向跳动导致螺栓和轴套之间的磨损，Z终导致了连接部位零件的损坏。
万向轮以其转向灵活、价格低、使用维护方便、成本低等优点广泛用于厂矿企业的工位转运器具、轻工业、物流、商场物品搬运拖车等领域。
我公司为一些客户开发研制的轻型平板拖车，使用两只定向轮在后、两只万向轮在前的组合方式，配合我公司研制开发的电动牵引车作为动力。设计初始时选用的为普通万向轮，在使用过程中发现，万向轮连接螺栓与轮体中的轴承内圈磨损严重。使用寿命短等缺陷。若选用高速万向轮成本太高，不利于市场竞争。
二、技术分析
笔者经过对使用工况及万向轮的国家标准进行分析得出：目前市场上普通万向轮产品定位在无动力拖动的低速行驶，按照规定一般在3-5km/h。轮体与支架通过普通螺栓加轴套与论题轴承连接的方式（如图1所示）。使用动力拖动的万向轮拖车由于动力源速度较高（平均15km/h），在高速运行的过程中，普通万向轮连接使用的件2螺栓与件11轴套、件11轴套与件3轴承之间间隙大、件11轴套壁厚较薄，在持续使用过程中引起的震动、轴套和轴承在轴向窜动及径向跳动导致螺栓和轴套之间的磨损，Z终导致了连接部位零件的损坏。
三、改造思路及实现
通过对普通万向轮的拆解分析可知，导致万向轮磨损的主要原因是在动力拖动过程中，普通万向轮连接螺栓与轴套及轴套与轮体轴承的配合为间隙配合且间隙较大，而且轴套材质较软（经检测材质为Q235B），在高速运行引起的震动导致连接部位个零件的咬合磨损加剧，不能满足动力拖动的运行情况，因此问题的关键是轮体轴承与连接支架的连接部位的连接件材质及公差配合。
通过对万向轮主体结构的研究我们制定了应对措施：
1、改原结构件2螺栓连接为销轴，销轴使用45#钢热处理HRC35-40；
2、去除原结构件11轴套改为销轴与滚动轴承直接连接；
3、新结构改制后增加件11挡圈1、件12挡圈2，材质20#钢，以达到防止轮体窜动的效果；
4、轴承与销轴间的配合改为过渡配合（H7/k6）。
将成品普通万向轮的连接方式改为适合动力拖动工况的连接方式，通过技术改造后的结构如下图所示（见图2），件11挡圈1、件12挡圈2限制了件4支架与件1轮体间的轴向窜动，件2销轴与件3轴承的过渡配合消除了径向的跳动，使整个万向轮能够适应动力拖动的较高速度。
通过对普通万向轮的拆解分析可知，导致万向轮磨损的主要原因是在动力拖动过程中，普通万向轮连接螺栓与轴套及轴套与轮体轴承的配合为间隙配合且间隙较大，而且轴套材质较软（经检测材质为Q235B），在高速运行引起的震动导致连接部位个零件的咬合磨损加剧，不能满足动力拖动的运行情况，因此问题的关键是轮体轴承与连接支架的连接部位的连接件材质及公差配合。
通过对万向轮主体结构的研究我们制定了应对措施：
1、改原结构件2螺栓连接为销轴，销轴使用45#钢热处理HRC35-40；
2、去除原结构件11轴套改为销轴与滚动轴承直接连接；
3、新结构改制后增加件11挡圈1、件12挡圈2，材质20#钢，以达到防止轮体窜动的效果；
4、轴承与销轴间的配合改为过渡配合（H7/k6）。
将成品普通万向轮的连接方式改为适合动力拖动工况的连接方式，通过技术改造后的结构如下图所示（见图2），件11挡圈1、件12挡圈2限制了件4支架与件1轮体间的轴向窜动，件2销轴与件3轴承的过渡配合消除了径向的跳动，使整个万向轮能够适应动力拖动的较高速度。
四、改造效果：
1、改造后的万向轮，经过客户使用验证，完全能够满足在使用电动牵引以15km/h的速度下，在车间及厂区内拖运货物运行。使用寿命由过去的4-6月延长到18月左右。此方法同样适合电动托盘叉车使用的万向轮的低成本改造，为提高产品的市场竞争力提供有力支持。
2、改造成本低，我公司采用的工业脚轮WP13C-151×50（GB/T14688），承载约500公斤，普通万向轮的价格约为50-80元/只。而采购成品高速万向轮成本约为180-300元/只，由于批量生产，通过改造所花费的费用只占普通万向轮成本的10%-15%，节约了生产成本，同样能达到高速脚轮的使用性能和寿命。
1、改造后的万向轮，经过客户使用验证，完全能够满足在使用电动牵引以15km/h的速度下，在车间及厂区内拖运货物运行。使用寿命由过去的4-6月延长到18月左右。此方法同样适合电动托盘叉车使用的万向轮的低成本改造，为提高产品的市场竞争力提供有力支持。
2、改造成本低，我公司采用的工业脚轮WP13C-151×50（GB/T14688），承载约500公斤，普通万向轮的价格约为50-80元/只。而采购成品高速万向轮成本约为180-300元/只，由于批量生产，通过改造所花费的费用只占普通万向轮成本的10%-15%，节约了生产成本，同样能达到高速脚轮的使用性能和寿命。
来源：《叉车技术》