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挖掘機螺栓松動原因剖析及預防措施

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挖掘機螺栓松動原因剖析及預防措施

發布日期:2019-06-06 作者: 點擊:

挖掘機工況惡劣,作業時振蕩很大,其作業設備、銷軸、擋板、支重輪、車身附件等處的螺栓簡單松動。因而,各主機廠的運用闡明書中明確要求,每隔必定周期(如 250h)應查看、緊固某些要害部位螺栓。但這種辦法無法杜絕螺栓松動,且許多要害部位螺栓在查看緊固周期之前就已松動,存在較大安全危險。引起螺栓松動的原因是多方面的,需求從各個方面一起加以操控。本文結合挖掘機螺栓松動的典型事例,從剛度、振蕩、螺紋防松結構、預緊力、資料等方面探討螺栓松動原因,并提出預防措施。

1. 剛度

本文所說的剛度,包含螺栓(緊固件)剛度和機架(被緊固件)剛度 2 個方面。

(1)螺栓剛度

螺栓在承受軸向變載荷時,在緊固力不變的條件下,應力改變幅越小,螺栓發生疲勞開裂的或許性越小,聯接的牢靠性越高。當作業拉力不變時,經過減小螺栓剛度,可減小應力改變幅;

當被聯接件剛度、螺栓剛度均不變時,經過增大預緊力來增大作業拉力,也可減小應力改變幅。

適度添加螺栓長度,可減小螺栓剛度。如在反轉支承、配重、履帶護板、駕馭室防護網等處,可運用長螺栓,以減小螺栓剛度。

(2)機架剛度

經過撤銷墊片、運用剛度較大的墊片等辦法可進步機架(被緊固件)剛度。如行走先導閥選用過渡塊與行走踏板組件聯接,過渡塊可直接用螺栓擰緊。

機架剛度越小,振蕩從激振源(發動機)往周圍傳播的進程中,振蕩越簡單被擴大,所發生的應力幅越大。相反,機架剛度越大,整機穩定性則越好,相同條件下應力改變幅也越小。

某小型挖掘機整機由 5.5t 級升到 7t 級時,其發動機、駕馭室及機架都沿用了 5.5t 級的,其隔振效果變差,整機振蕩加大,螺栓松動現象加重。經過單方面調整減振器,效果不顯著。后經過將機架加強,問題得到解決。

2. 振蕩

挖掘機螺栓一般選用一般螺紋,其螺紋升角小于螺紋副的當量沖突角,以滿意螺紋副自鎖條件。螺栓擰緊后,螺栓頭部和螺母支撐面的沖突力也有防松效果。可是當螺栓設備在振蕩、沖擊等變載荷的機件上,螺紋副間的沖突力或許減小或瞬間消失。振蕩、沖擊屢次往復效果往后,就會形成螺栓松動。挖掘機振蕩部分包含發動機發生的振蕩和挖掘機作業發生的振蕩。

(1)發動機發生的振蕩

從發動機傳遞到整機的振蕩,與發動機懸掛體系的安置、減振器的類型有關。如某 47t 級挖掘機裝備了康明斯 QSM11 型發動機。原規劃發動機選用 3 點支撐,即電扇端設置 1 處支撐,飛輪端設置 2 處支撐。在 2000h 發掘試驗中,該機螺栓松動嚴峻。經過調整減振器的軸向剛度后,改善了軸向加速度和振幅,可是呈現橫向沖擊搖擺,形成電扇護罩屢次被打掉。

為此,將發動機 3 點支撐改為 4 點支撐,即將電扇端設置了 1 塊轉接板,其中間與發動機自帶支架聯接,兩頭再經過減振器與機架聯接。改善后進行了測試,從測試數據來看,4 點支撐

與 3 點支撐相比,電扇端的隔振率進步了近 1 倍,飛輪端的隔振率也有小幅進步。

發動機減振器橡膠硬度、機架板厚、擰緊力矩也會影響隔振率。一般可經過下降減振器的軸向剛度來下降自振頻率,以得到更好的隔振效果。但過多下降減振器軸向剛度,發動機受沖擊時,減振器與機架板之間會發生空隙,減振器會因沖突而損壞;一起也會影響減振器的徑向剛度,引起發動機搖擺。

(2)作業發生的振蕩

挖掘機作業發生的振蕩與液壓體系匹配、整機穩定性有關,也受司機操作習慣的影響。液壓體系的影響首要分為 2 個方面:液壓體系啟閉時的瞬間振蕩,以及協調性欠安給整機形成的沖擊振蕩。

液壓體系啟閉時瞬間振蕩 液壓體系啟閉瞬間可給整機形成振蕩。減輕該振蕩,可從高壓油路和先導油路 2 個方面進行操控。在動臂和斗桿高壓油路增設單向節省閥,以在斗桿內收和動臂下降的回油路上節省。經過添加回油背壓,進步泵的負載,下降泵的排量,到達降速的意圖。此種方式,首要用在挖掘機加長臂等特別作業設備上。

在先導油路增設緩沖閥,可減輕司機進行緊急停止時給挖掘機形成的振蕩,而在正常操作時不起緩沖效果。因而,增設緩沖閥可進步司機操作的舒適性,且不會下降作業效率。若統籌成本,可考慮運用隔板式先導單向節省閥。可是,此種節省閥受液壓油黏度影響較大,冬天液壓油黏度大時,運用效果較差。

液壓體系的沖擊振蕩 若挖掘機液壓體系的協調性欠好,會給挖掘機帶來沖擊振蕩。改善挖掘機協調性,首要從主閥芯標準、優先閥節省孔的通徑與數量、電磁閥等方面考慮。

挖掘機液壓體系發生的沖擊振蕩,還與整機結構的穩定性有關。需求校核挖掘機配重的質量、重心方位等。此外,作業設備銷軸和擋板螺栓、作業設備液壓體系管夾螺栓、支重輪螺栓、反轉支承螺栓松動等問題均與液壓體系的沖擊振蕩有關。

3. 螺紋防松結構

螺紋聯接常用的防松辦法有:沖突防松、機械防松、損壞螺旋副防松。一般來說,沖突防松簡單、方便,但不行牢靠。重要部位的螺紋聯接,尤其是挖掘機內部不易查看的螺紋聯接,應選用機械防松辦法。

(1)沖突防松

沖突防松包含雙螺母并緊、彈墊、自鎖螺母等辦法。雙螺母并緊防松辦法結構簡單,適用于平穩、低速、重載等固定聯接場合。可用于挖掘機作業設備銷軸的固定、U 型螺栓的固定等。因為繃簧墊的彈力不均衡,螺栓簡單發生曲折,曲折的螺栓在沖擊、振蕩的效果下簡單松脫。某型號挖掘機前期選用 M8、M10、M12 的螺栓,均為繃簧墊加平墊防松結構,其防松效果較差,整機作業不到 500h 就有許多螺栓松動。后改為克己加大墊片,獲得較好防松效果。加大墊片外表應光滑,不存在有害裂紋、劃傷、毛邊及曲折,以防止設備時螺栓發生曲折應力。

自鎖螺母防松比較牢靠,經屢次拆裝后,不會下降防松功用。該防松辦法可用于座椅滑軌的 U 型手柄、收音機天線、照明燈等較小尺度的螺紋副。

(2)機械防松

機械防松一般用于發動機減振器螺栓。將螺母焊接在一塊折彎的支架上,經過支架折彎邊的限位來到達防松意圖。

(3)損壞螺紋副防松

在螺紋副旋合之前,在螺紋上涂抹螺紋緊固膠,歸于損壞螺紋副防松。在螺紋上涂抹螺紋緊固膠并將螺紋副擰緊后,螺紋膠硬化、凝結,便可防止螺紋副松動。螺紋緊固膠用于重要部位的螺栓,如支重輪、鏈輪、發動機支座、發動機減振器、駕馭室底板架、駕馭室減振器、配重、反轉馬達、行走馬達、反轉支承的螺栓。

4. 預緊力

(1)結合面應符合要求

螺紋孔的精度一般為 6H 級,其預緊力的巨細及緊固效果受緊固件和被緊固件結合面沖突系數的影響。損害或銹蝕的螺紋,緊固前應先用絲錐或板牙修整(俗稱“回絲”),再用清洗劑將螺孔內部、螺栓外表以及結合面殘留的油漆及污漬清洗潔凈。

(2)預緊力應適當

增大預緊力可減小應力改變幅。但預緊力不宜過大,有必要操控在規則的規模內。這是因為預緊力過大將形成螺栓強度到達屈從點。運用扭矩扳手緊固螺栓時,螺栓承受的應力(預緊力)一般為螺栓屈從強度的 75%。如 10.9 級的螺栓,抗拉強度為 1000MPa,屈從強度為 900MPa,則預緊力為 675MPa。當運用扭矩扳手時,理論上擰緊力矩 T 與預緊力 F 有如下聯系:

T ≈ 0.2Fd

式中: d 為螺紋公稱直徑。

此外,擰緊力矩還與緊固東西的精度有關。

當運用套筒扳手、一般扳手時,擰緊力矩應比運用扭矩扳手時略小。

(3)緊固后的處置

當螺栓按要求緊固后,需在螺栓頭部(或螺母)和被緊固件外表涂抹顏色符號。一旦螺栓松動后,可向緊固方向逐步擰緊,直至螺栓頭部(或螺母)與被緊固件外表的符號再次重合。

5. 資料

(1)被緊固件

螺栓擰入被緊固件時,被緊固件資料不同,緊固螺栓擰入深度也不同,依照被緊固件為鋼材、鑄鐵、輕合金擺放順序,螺栓擰入深度應逐步增大。其中螺栓擰入鋼材的深度應略大于螺紋公稱直徑,可是當螺栓公稱直徑小于 12mm,且擰進場合為電瓶接線柱、管夾、線夾、散熱器防塵網、底封板時,其擰入深度可等于公稱直徑。鑄鐵鑄造后在基體內形成的石墨有膨脹效果,可削減鑄件體積的收縮,下降內應力,對振蕩的傳遞也能起削弱效果,有很好的抗振和吸振功用。如行走先導閥上的過渡塊、發動機支架、壓縮機支架為鑄鐵制造,其緊固螺栓的防松效果較好。

(2)螺紋座

螺紋座的資料選用尤為重要。當螺紋座的屈從強度過小時,有或許形成螺栓擰入后變形,引起前期疲勞失效,螺栓也簡單松動。部分資料的屈從強度與板厚有關,如 Q235 鋼材,其板厚越厚,屈從強度越小,選材時應留意。若螺紋座的抗拉強度過小,當運用扭矩扳手旋緊時,會直接損害螺紋。因而,要害方位的螺紋座鋼材一般選用 Q345B,一般方位的螺紋座鋼材一般選用Q235B。

(3)克己加大墊片

旋緊螺栓時所用加大墊片不是規范件,且有嚴厲的技術要求,因而只能克己。克己加大墊片材質一般為 45 號鋼,硬度為 HRC39 左右,熱處理方式為淬火加中溫回火。若克己加大墊片熱處理后硬度不行,或許會導致變形。當克己加大墊片硬度到達 HRC38 以上時,若要進行電化學鍍鋅,需經過 6h 低溫(200℃)枯燥處理,以防氫脆,然后進行爐中緩冷。將上述各項防松措施歸納運用在整機規劃及設備進程后,用戶反映,整機螺栓松動問題顯著削減,獲得了良好的效果及經濟效益。


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