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二手装载机故障一例分析

提问者:二手装载机 浏览: 39 2018-09-03

一台ZL50G型装载机的前传动轴过桥轴承使用四、五天之后就被烧坏,反复换新不到一个月前桥差速器又被打坏,致使机器无法工作。显然,这种失效形式不是因零部件的制造质量或非正常使用造成的。那么,它的根源在哪里呢?

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个人二手装载机行家
推荐于:2018-09-03 16:25:45
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 一、零部件失效机理分析

    (1)过桥装置

    当橡胶弹簀在前车架的装配轴心和前传动轴的水平轴心重合时,装载机转向或行走过程中,橡胶弹簧会随着前传动轴在轴向的跳动而产生弹性变形,以适应传动要求,由于深沟球轴承具有一定的调心性,在此情况下,轴承和橡胶弹簧仅承受支承力,其前后的油封也能起到良好的密封作用。

    当橡胶弹簧的安装轴心与前传动轴水平轴心产生的偏心最过大时,过桥轴承及橡胶弹簧在受到支承力的同时,还分别承受一个由传动轴轴肩附加给它的倾覆力矩如图4所示)。当这个偏心量近似为0。而前传动轴在过桥轴承横剖面上的端面跳动量大于橡胶弹簧的弹性变形量时,过桥轴承和橡胶弹簧的受力情况也是如此。另外,该过桥装置的核心零件为橡胶件,它受周围环境温度的影响较大,环境温度过低时,其弹性变形量较小,调心能力也会受到影响.对于过桥轴承有:

    F1xd1=F2xd1=f1xd2_=f2Xd2

    在Y轴方向,轴承内圈滚道上滚动体所受到的压应力分布位置如图4所示,而在Y轴方向则近似为0。若过桥轴承在传动过程中没有受到倾覆力矩的作用,则前传动轴要克服的滚动摩擦力f和摩擦阻力矩M,分别为:

    f=δxN

    M1=fxd

    式中:δ---轴承滚动体与内圈的摩阻系数

    N---轴承滚动体受到的支承力

    d---滚动体与轴承内圈接触处圆的直径

轴承受力情况分析图

    而在倾覆力矩的作用下,前传动轴除了要克服因支承力产生的滚动摩擦力f外,还要克服倾覆力矩所附加的波动性的滚动摩擦力。对于滚动体来说,在Y轴方向上半周和下半周所受正压力最大,在X轴方向却近似为0。设在上、下半周轴承内圈对滚动体的正压力为N,则前传动轴转动周所要克服的摩擦阻力「及摩擦阻力矩M将分别在以下范围内变动:

    δxN≤f≤δxN+N')

    δxNxd≤M1≤δx(N+N')>xd

    由此可以看出,前传动轴旋转一周,由变速器传至前桥的转矩因阻力矩的波动而成为一个波动值。

    等角速度传递的前提是前传动轴的轴心和变速器的输出轴轴心在空间上平行,这样中间传动轴才能实现等角速度传动。否则,因之而产生的扭转振动会附加给与中间传动轴连接的零部件,造成传动轴支承零件、传动轴上啮合齿轮副等的加剧磨损,从而缩短它们的使用寿命。从前传动轴最大偏心量的计算可知,其最大偏心值较大。这就使前传动轴不能实现变速器到前差速器的等角速度传动,与此同时,前传动轴还须克服由过桥装置的倾覆力矩所形成的波动阻力矩。

    (2)主、从动螺旋锥齿轮部分

    从该齿轮副的接触斑点看,其主动齿的接触面凹面偏向大端,凸面偏向小端:而从动齿轮的啮合凸面偏向小端,凹面偏向大端:故其实际安装原理图如图5所示。

主减速齿轮副安装示意图

    由此,该对达轮副在实际啮合时,其大端模数为:

QQ图片20180903163224.png

    从上述分析可以看出主、从动齿轮副啮合的实际顶隙变小,而造成在实际啮合时的齿顶干涉现象工程机械所采用的主减速器为主、从动螺旋锥齿轮副,它们在实际工况中所承受的载荷较大,且存在由工况所决定的冲击现象。从该对齿轮副的实际啮合位置可以判断出,在初期磨损阶段齿轮副齿侧啮合间隙较小,齿面的润滑状况不良,再加上冲击和振动载荷的共同作用,造成实际的喷合问隙很快变大,而啮合间隙的增大,反过来又助长了齿轮副啮合时相互间的冲击,最终造成因轮副的失效。

    三、失效分析结论

    1)过桥轴承使用寿命过短平均二至三天)是因为变速器的动力输出轴和前桥的动力输入轴所形成的偏心量过大所致,支承力和倾覆力矩的共同作用恶化了轴承滚动体的受载情况。

    2)过桥装置核心零件之一的橡胶弹簧易发生老化现象,同时它受环境温度变化的影响较大,特别是在高海拔地区,其故障率会相应升高。

    3)变速器的动力输出轴和前桥的动力输入轴所形成的偏心量过大使得输入差速器主减速齿轮的转矩因过桥装置的不正常传递而成为波动值;同时,这个偏心量也使前传动轴的轴心和变速器的输出轴轴心在空间上不平行,而造成前差速器动力输入轴的扭振现象:再加上主、从动齿轮副的啮合间隙过大,这种复合载荷加剧了该齿轮副啮合时的冲击,当冲击载荷大于齿轮材料的接触疲劳强度时,则发生轮齿表面材料被剥落的现象。剥落的材料在呐合中被央带到轮齿啮合区后,则在从动齿的齿面上形成了硬物刮削而成的沟槽。

    4)主、从动因轮剧的响合位置不正确,再加上前传动轴所传递的波动转期和扭转报动的复合作用,使得主、从动齿轮副的稳定磨损期缩短,而过早地进入剧烈磨损阶段,这是造成齿轮副啮合间隙过大的主要原因之一。

    结论:大多数情况下,二手装载机出现的故障多是由使用不当、零件磨损或零部件的内在质量造成的。此例中,如果不找到其故障发生的根本原因,则很难真正三的根除故障。

 

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