(貴州省公路工程集團有限公司)
一、故障現象(xiàng)
我公司(sī)的四台自重32噸級單鋼(gāng)輪全液(yè)壓振動壓路機,相繼購於2010年9月至2011年5月期間,在使用到4500h至5500h時,壓路機隻(zhī)要(yào)開啟振(zhèn)動功能8-10分鍾,就會出現水溫(wēn)高,發(fā)動機“開鍋”。其主要(yào)原因是鋼輪振動軸(zhóu)承失效(如圖一、圖二),使振動馬達長期處於高負(fù)荷狀態。每次更換鋼輪振動軸承的成本在4.7萬左右(yòu)(其(qí)中軸承成(chéng)本1.1萬×4;維修工時費及服務車輛使用成本3000元左右;延誤(wù)工期未計(jì))。更換同型號的(de)鋼輪振動軸承後(hòu),使用不到(dào)30小(xiǎo)時又(yòu)出現相同的故障。
二、故障診斷與(yǔ)分析
1、設備起初體現在發動機水(shuǐ)溫高(gāo),初步對發動機冷卻係統(tǒng)進行全麵檢查並未發現異常。
2、在對液壓係統進行(háng)檢查時發現振動係統壓力異常,振動係統平穩壓力一直處於40Mpa,在正常情況下,該係統(tǒng)標準峰值(zhí)壓力(lì)為42Mpa,平穩壓力22Mpa~28Mpa之間。對液壓泵、液壓馬達、溢流閥、液壓(yā)濾芯、比例閥、散熱器等液壓件進(jìn)行檢查未發現異常。液壓係統壓力過大使液壓(yā)油溫度急劇上升,該型設備的液壓油散熱為風冷式(shì),液壓油散熱(rè)器與發(fā)動(dòng)機散熱器並在一起,冷卻風扇為吹(chuī)風式散熱,順序是先冷卻液壓油散熱(rè)器再冷卻(què)發動機散熱器,因此液壓(yā)油溫(wēn)度的急劇上(shàng)升使發動機散熱器受到影響,致(zhì)使發動機溫度高、開鍋(guō)。
3、在對液壓係統構件進行檢查未發現異常(cháng)後,將振動馬達拆除(chú)與(yǔ)鋼輪振動偏心機構脫離,操(cāo)作壓路機開啟振(zhèn)動功能全速行走,檢測發動機(jī)及液壓係統溫度正常、各參數正常。因此判斷(duàn)振動液(yè)壓係統壓力過大的原因(yīn)為鋼輪振動(dòng)機構引起。
4、對鋼輪振動機構進行拆檢,發現以下問題:
⑴、四個鋼輪振動軸承(chéng)內圈不同程度拉傷、軸承保持架曠動或損壞,軸(zhóu)承內圈在偏心(xīn)塊軸上轉(zhuǎn)動自如。
⑵、兩根偏心塊軸的軸向串動量(liàng)為5.2mm。
⑶、兩根偏心塊軸軸頸(jǐng)不同程度拉傷,測量軸(zhóu)頸尺(chǐ)寸為(wéi)Φ129.955mm,振動軸承型號為2326EUC1,軸(zhóu)承的遊隙為0.01mm~0.06mm,公稱內(nèi)徑130mm,軸承內圈與軸(zhóu)的配合為間隙配合,配合間(jiān)隙為0.045mm。
5、根據公(gōng)差配合標準及振動機構工作原理,分析軸承損壞的原因主要為軸承內圈與軸的配合間隙過大、軸向間隙過大、軸承(chéng)遊隙(xì)過小所引起的。該機型的振動頻率為26~33Hz,激(jī)振力為590KN,發動機(jī)額定轉速為2100r/min,設備在開(kāi)啟振動功(gōng)能時,鋼輪偏心塊的轉速是(2100×0.93)r/min,即1953r/min,在如此高的轉速下軸承“走內圈”,與軸的高(gāo)速滑動摩(mó)擦(cā)必然(rán)使該機構溫度急劇上升,再加(jiā)上軸向間(jiān)隙達5.2mm,偏心塊(kuài)的慣性衝擊力加上高溫使(shǐ)軸承精度喪失,機構運轉不平穩,隨著使尺寸、材質發生變化(huà)而導致軸承損壞。
6、為了進一(yī)步檢查軸(zhóu)與軸承(chéng)內圈的配合在(zài)高溫環境下的變化,考慮到鋼材的熱漲(zhǎng)可能會由間隙配合變為過盈配(pèi)合,該機構工作時的(de)正常溫度Z高在85℃左右。做一個實驗如圖四,將軸(zhóu)承內圈安(ān)裝在軸上,同時放在水中加溫,待水燒開溫度達到100℃左右(下圖為紅外測溫儀檢測,顯示為103.6℃),軸的溫度達到92℃左右,軸承內圈在軸上仍(réng)然能轉動自如(rú)。進而證明軸(zhóu)承存在“走內(nèi)圈”現象。
7、振動軸承遊隙過小、“走內圈”、偏心塊軸軸向間隙過大,使軸承損壞或失效,振動偏心機構發卡、摩擦力增(zēng)大,導致了(le)振動馬達長(zhǎng)期處於高負荷狀態,使液壓油溫度急劇升高而導致發動機溫度高。因(yīn)此隻要解決鋼(gāng)輪振動機構存在的問題便可解決(jué)液壓係統(tǒng)及發動機(jī)高溫現象。
三(sān)、修複及(jí)改(gǎi)進
1、鋼輪振動軸承選用技術比較成熟穩定的(de)德國FAG品牌(pái)。型號為:NJ2326E.M.AC5,以提(tí)高軸承的質量及遊隙標準(該型號軸承的遊隙標準為0.20mm-0.245mm)。
2、偏心塊(kuài)軸的加工。參照GB/T275-93《滾動(dòng)軸承與軸和外殼的配合》標準,公差帶(dài)代(dài)號采用K6,如圖五,即為(wéi)Φ130k6(+0.003mm~+0.028mm),將軸與軸承內圈改為過盈配合,解決軸承在(zài)運動中的“走內圈”現象。
3、偏心塊安裝處軸向距為181.5mm,將其改(gǎi)為185.5mm,達到減小(xiǎo)該(gāi)軸軸向串動量的目的。在軸承內圈底部各增加1個(gè)墊片,墊片外徑(jìng)141mm,內徑130mm,厚2mm,經淬火處理。即將該處軸向距增加到185.5mm,如圖五,使(shǐ)軸向串動減少4mm,將軸的軸向串動間隙控製(zhì)在1.20mm左右。
4、潤滑油(yóu)。原偏心塊室使用的是85W/90GL-5齒輪油,該齒輪油粘度等級115#。我司某品牌10台進(jìn)口壓路機(jī)相繼購於1998年至2000年,至(zhì)今使用15年(nián)至17年,鋼輪偏心塊室一(yī)直使用粘度(dù)等級為220#的美孚牌SHC630齒輪油,鋼輪振動軸承沒(méi)有損(sǔn)壞過。結合(hé)鋼輪振動(dòng)機(jī)構用油對比分析,將(jiāng)該型壓路機偏(piān)心塊室潤滑油改用美孚牌SHC630潤滑油,以提高機構的使用壽命。
四、維修改進效(xiào)果
對該型壓路機鋼輪振動機構修複改進後,隨即投入到我司(sī)望漠至安龍高速公路第十合同段(duàn)路基場地進行試驗性使用,連續試用一周,每日連續滿負荷(hé)使用10小時,每日檢測液壓油溫度及係統壓(yā)力、發動機水溫、鋼輪振動軸承座溫度,均處於正常狀態,維修及改進效果良好。
(設管(guǎn)司 楊春鎮 龍尚成)