修機(jī)|大型礦用挖掘機(jī)支重輪漏油故障 排查及改進(jìn)措施

大型礦用履帶挖掘機(jī)多在露天礦山作業(yè)，環(huán)境條件極其惡劣，其支重輪幾乎承載著整機(jī)

的全部質(zhì)量，還承受著橫向、側(cè)向擠壓力和沖擊載荷。支重輪是履帶式挖掘機(jī)行走機(jī)構(gòu)的主要易損件之一，對其抗疲勞破壞能力有很高要求，支重輪使用壽命已成為衡量“四輪一帶”設(shè)計(jì)和制造水平的關(guān)鍵指標(biāo)。本文介紹支重輪漏油故障原因及改進(jìn)方法。

1 存在問題

某公司生產(chǎn)的 95t 大型礦用挖掘機(jī)使用200h 后，其部分支重輪輪體兩端出現(xiàn)漏油故障，漏油部位如圖 1 所示。仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，該批次支重輪漏油部位位于輪體與軸座之間的浮封環(huán)組件處。

2 原因分析

該挖掘機(jī)支重輪結(jié)構(gòu)如圖 2 所示，初步判斷漏油有以下 4 種原因：一是輪軸、軸套、軸座等尺寸或表面粗糙度不合格，造成支重輪工作時(shí)，其輪軸與軸套軸座與軸套出現(xiàn)異常磨損，形成大量金屬粉末，使輪體內(nèi)部潤滑油被污染，導(dǎo)致進(jìn)入浮封環(huán)密封面的金屬粉末將浮動(dòng)油封密封面磨損失效。

二是輪體、軸座強(qiáng)度不足，造成其內(nèi)部浮封環(huán)因受到擠壓而變形，使浮封膠圈發(fā)生扭曲、錯(cuò)位，導(dǎo)致浮封環(huán)密封失效。

三是潤滑油選型不當(dāng)，無法滿足相應(yīng)環(huán)境溫度要求，輪體內(nèi)部不能形成有效油膜，造成

潤滑油升溫，導(dǎo)致浮動(dòng)油封膠圈快速老化失去彈性，密封能力降低。

四是浮封環(huán)組件及浮封槽尺寸設(shè)計(jì)不合理或浮封膠圈硬度不合格，造成密封面壓力過大或過小，導(dǎo)致浮封環(huán)接合面無法形成油膜，使密封失效。

3 故障排查

3.1 檢查浮封環(huán)組件

浮封環(huán)組件結(jié)構(gòu)如圖 3 所示，浮封環(huán)設(shè)有2 個(gè)相對貼合鋼環(huán)，軸座和輪體通過浮封膠圈

對 2 個(gè)相對貼合鋼環(huán)施加壓力，浮封膠圈彈性使浮封環(huán)貼合形成密封帶。

通過拆解漏油支重輪，發(fā)現(xiàn)其輪體、輪軸、軸套和軸座均未異常磨損。浮動(dòng)油封處尺寸、浮動(dòng)油封摩擦環(huán)、橡膠環(huán)機(jī)械性能能夠滿足設(shè)計(jì)要求。檢查該支重輪所用 85W/140 重負(fù)荷齒輪油，能夠滿足相應(yīng)環(huán)境溫度要求。

3.2 檢查安裝尺寸

排查浮封環(huán)配對間隙 A（軸座和輪體端面間隙）決定浮封膠圈壓縮量，決定浮封環(huán)的貼

合力，即浮封組件端面壓力，軸座和輪體浮封槽的傾斜角 α 及浮封環(huán)上的傾斜角 β，決定浮封組件端面壓力隨浮封配對間隙 A 的增加梯度。

我們用浮封環(huán)端面壓力試驗(yàn)機(jī)對浮封環(huán)組件端面壓力進(jìn)行試驗(yàn)，壓力試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)方法

如圖 4、圖 5 所示。通過改變浮封配對間隙 A，使其從 2 mm 逐漸增加到 4mm，測試浮封組件端面壓力，浮封環(huán)端面壓力變化如圖 5 中曲線1 所示。我們發(fā)現(xiàn)浮封組件端面壓力明顯偏高，為 1.1 ～ 2.1kN，且波動(dòng)較大。

由此可見，浮封環(huán)端面壓力過大，造成端面無法形成油膜，導(dǎo)致其磨損加大、浮封環(huán)溫

度逐漸升高、加速浮封膠圈老化，最終導(dǎo)致其密封失效形成漏油。

4 改進(jìn)措施

4.1 改進(jìn)浮封槽結(jié)構(gòu)尺寸

為保證浮封環(huán)端面壓力控制在合理范圍內(nèi)，我們對浮封組件進(jìn)行了改進(jìn)，即將浮封槽傾斜角 α 由 15°改為 10°（見圖 3），使其與 15°浮封環(huán)傾斜角 β 形成角度差。這樣改

進(jìn)不但可以解決浮封環(huán)端面壓力過大問題，又避免了二者夾角相同時(shí)對浮封膠圈造成的“對搓”磨損。

4.2 改進(jìn)浮封膠圈材質(zhì)

我們將浮封膠圈材質(zhì)由丁腈橡膠改為使用溫度范圍更廣的氟橡膠，同時(shí)嚴(yán)格控制其硬度

和永久變形指標(biāo)，保證其在工作過程中有足夠的彈性補(bǔ)償能力。

5 改進(jìn)效果

5.1 測試

我們對改進(jìn)后的浮封環(huán)組件進(jìn)行端面壓力測試，測試結(jié)果表明，不僅浮封端面壓力降低為 0.6 ～ 0.82kN，且波動(dòng)范圍較小，說明其受浮封配對間隙的影響較小，浮封環(huán)在實(shí)際工作中不會(huì)因輪體軸向竄動(dòng)導(dǎo)致浮封面壓產(chǎn)生較大波動(dòng)，浮封組件工作穩(wěn)定性得到大幅提高。浮封環(huán)端面壓力測試結(jié)果如圖 4中曲線 2 所示。

5.2 應(yīng)用效果

將改進(jìn)后的支重輪進(jìn)行批量裝機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明，支重輪可靠性和耐久性得

到大幅提高，支重輪漏油問題得到解決。該項(xiàng)改進(jìn)措施提升了該挖掘機(jī)工作可靠性和工作效率，極大地降低了維修成本。

作者：徐軻 呂陽 王旭 劉彬

來源《工程機(jī)械與維修》2018年第六期