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1、回转支承早期断齿分析及解决措施 挖掘机用回转支承早期失效的主要原因有二条:一是断齿,二是滚道破坏,其中断齿是主要原因,占90%以上,且大多发生在挖掘机出厂后六个月以内。这不但严重困扰着回转支承制造厂产品质量信誉,同时也对主机产品造成不利影响,因此认真解决好这个问题是回转支承制造厂和主机厂的共同目标和责任,也是双方进一步合作共同发展的根本保证。因断齿而使回转支承早期失效的根本原因是什么呢?透过下列现象不难发现问题的本质之所在:在过去的十二年里,马鞍山回转支承厂共为各类主机配套回转支承二万余套,除挖掘机行业外,仅有
2、一起回转支承断齿记录,而且是发生在晚期。当然,挖掘机的工况较塔机、汽车起重机等其它大部分使用回转支承的主机工况要恶劣,其回转速度较快,冲击负荷也较大,断齿的可能性相应地也大些,这是不争的事实。因此,挖掘机用回转支承的齿轮模数较同一滚道直径的其它主机用回转支承要大一挡,而且是硬齿面(一般在HRC47～58之间选取),基本可满足挖掘机对回转支承齿轮的要求。虽然统计资料表明挖掘机用回转支承早期断齿的概率大于其它主机,但也仅限于极少的二、三种挖掘机上,大部分机种极少有回转支承早期断齿事故发生。从我们掌握的资料分析,国内外
3、绝大多数20～22t级的挖掘机使用的回转支承齿轮模数都为10mm(或径节=215),热处理和精度等级基本一致。国产挖掘机回转支承齿轮一般采用标准齿高和标准压力角,其周向许用力P可按齿轮常规方法计算。如齿宽b=80mm,模数m=10mm,齿数z=100,内啮合,材质50Mn,其齿轮许用圆周力约为P=106kN,此数值能够满足该吨级挖掘机对回转支承齿轮的负荷要求,但在该级别中个别机型出现的回转支承早期断齿率却高达2%,而其它同吨级的绝大部分机型无此现象发生。通过对多起早期断齿实物的分析发现,大部分断齿发生在沿齿宽方向
4、的上半部,一半以上的断裂面与轮齿的上端面相交,并成45°～60°左右的夹角,即使全齿脱落其裂纹也是自上而下扩张所致。齿轮受挤压而产生的塑性变形也相当明显,且上部较下部严重得多,整圈齿槽宽都有不同程度变化,从下至上、从根至顶齿槽宽递增。我们认为造成挖掘机回转支承早期断齿的作用力并非是周向回转驱动力,而是与之啮合的小齿轮所施加的径向挤压力,且挤压时小齿轮的轴线与回转支承齿轮轴线不平行。该力产生于挖掘工况地面对挖掘斗的反作用力,由于回转支承有间隙,与回转支承内外圈分别连接的上下两部分,在倾覆力矩的作用下将发生回转支承通
5、过挖掘机大臂的轴向剖面上的相对倾斜,同时产生沿回转支承径向与大臂反方向的相对位移,位移量与回转支承径向间隙相当。因与回转支承啮合的小齿轮安装在大臂的相反方向,当两者齿侧间隙过小时,位移尚未完成,小齿轮便压上大齿轮。在这种情况下,本应由回转支承滚道承受的负荷却由齿轮担当了。由于小齿轮是悬臂安装,原本倾斜的轴线在挤压力的反作用下进一步加剧,致使作用在大齿轮上的挤压力集中在齿宽的上部。开始时齿轮由塑性变形来补偿齿侧间隙的不足,随着回转支承滚道的进一步磨合,其径向间隙渐渐加大,而变形量却是有限的。通过受力分析可以看出:小
6、齿轮对大齿轮的挤压力是地面对挖掘斗的反作用力的几倍甚至十几倍,并且作用在齿廓上的力将被再一次放大,压力角越小放大系数越大,这一经过两次放大的力足以造成大小齿轮断齿。以上分析的结论与断齿现象是吻合的。因此,笔者认为:回转支承早期断齿的根本原因是齿圈与小齿轮的配合侧隙过小,建议主机在装斜置式闸板阀混凝土泵搅拌装置易损原因分析及排除 图1所示为目前国内斜置式闸板阀混凝土泵普遍采用的搅拌装置,但这种结构使用一段时间后,经常出现搅拌轴A处严重磨损、形成椭圆,直至该轴不能正常使用。 该处轴承内圈与轴为H7m6配合,不存在
7、相对运动;油封5起密封作用,与轴套7存在相对运动;轴套材料为40Cr,并经淬火处理。使用一段时间后,油封磨损,密封性能降低,料斗中的水泥浆就逐渐渗入B腔,随着时间延长,B腔存满泥浆。“O”型圈4阻止水泥浆进入轴承,但B腔的泥浆越积越多,“O”型圈磨损后,泥浆慢慢渗入轴承,导致轴承不能正常运转。而搅拌轴在搅拌马达的带动下,强制旋转,轴承内圈与搅拌轴产生相对运动,轴承内圈硬度高,导致搅拌轴损坏,最后不能正常工作。此问题的关键是油封磨损后密封不好,导致泥浆进入B腔,且无处可泄,只要将B腔内的泥浆排出,问题就迎刃而解。我
8、们采用如下方法解决问题:(1)在轴承盖下端C处开一直径为<8的泄漏孔,如果在工作中该孔有泥浆流出,则说明油封磨损,应立即更换,避免对搅拌轴的损坏,见图2。(2)轴承宜选用单面密封,以防止泥浆进入内外圈之间。改进后,经过实际使用,效果非常好。图2 搅拌装置(改进后)配时,小齿轮与回转支承齿圈的侧隙值应不小于回转支承径向间隙的1125倍。值得参考的是,我厂近年为加拿大制造的四
