回轉支承混凝土布料器早期斷齒分析及解決措施

回轉支承早期斷齒分析及解決措施(指針指向問題的解決)

《建筑機械》 2002年第7期

挖掘機回轉支承早期失效有兩個主要原因:一是斷齒;第二,滾道損壞。其中,斷齒是主要原因,占90%以上,絕大多數發生在挖掘機出廠后六個月內。這不僅嚴重困擾了回轉支承制造商在產品質量和數量方面的聲譽,也對主機廠的產品市場產生了不利影響。因此,認真解決這一問題是回轉支承制造商和主機廠的共同目標和責任,也是雙方進一步合作、共同發展的根本特征。

由于斷齒導致回轉支承早期失效的根本原因是什么?設計問題;制造問題、材料問題;裝配問題或使用問題。通過以下現象不難發現問題的本質:

(1)12年來,馬鞍山回轉支承廠為各種主機提供了2萬多套回轉支承。除挖掘機行業外,僅記錄了一個發生在后期的回轉支承斷齒。當然,挖掘機的工作條件比起重機、移動式起重機和其他使用回轉支承的行業的主機更差?;剞D速度越快,沖擊載荷越大,斷齒的可能性也相應越大,這也是不爭的事實。因此,在相同的滾道直徑下,挖掘機回轉支承的模數比其他主機回轉支承的模數大一檔,為硬齒面(一般在47-58之間選擇不同的硬度段),基本滿足挖掘機對回轉支承齒輪的要求。雖然統計數據顯示挖掘機使用的回轉支承早期斷齒的概率大于其他主機,但僅限于少數兩臺或三臺挖掘機,大多數機器很少發生回轉支承早期斷齒事故。

(2)根據我們掌握的數據分析,國內外絕大多數20 ~ 22噸挖掘機使用的回轉支承齒輪模數為10毫米(或直徑節距=2.5),熱處理與精度等級基本一致。國產挖掘機一般采用標準齒高和標準壓力角?;剞D支承齒輪的周向容許力P可計算如下:

P=Kz*m*b/78(噸)

其中kz=(z/150) (0.09)外齒。內齒帶-

z-齒數m-模數mm b-齒寬mm

如果設定齒寬b=80齒數z=90 ~ 110對于內部嚙合,齒輪圓周許用力為:

p=(90~110/150)^(-0.09)*10*80/78

=10.74 ~ 10.55(噸)

可以看出,齒輪的周向許用力可以滿足噸位挖掘機對回轉支承齒輪的載荷要求,但該等級的某些型號回轉支承的早期斷齒率高達2%,其他大多數型號的情況并非如此。布料器:混凝土輸送布料器、分離式移動布料器、電動布料器和液壓布料器。用于建筑施工、高速鐵路建設等工程?;炷练植紮C用于雙塊軌枕環形生產線,將混凝土分布到41雙塊軌枕模具中。

(3)通過對許多早期斷齒的分析研究,發現大部分斷齒發生在沿齒寬方向的上半部,超過一半的斷齒面與輪齒的上端面相交,形成約45-60度的夾角。即使所有的牙齒都脫落了,裂縫也是由自上而下的膨脹造成的。擠壓引起的齒輪塑性變形也相當明顯,上部比下部嚴重得多。整個環的槽寬有不同程度的變化,從底部到頂部,從根部到頂部逐漸增加。

我們能不能認為導致挖掘機旋轉軸承早期斷齒的力不是圓周旋轉驅動力,而是與其嚙合的小齒輪施加在其上的徑向擠壓力,并且在擠壓過程中小齒輪的軸線不平行于旋轉軸承齒輪的軸線。本發明涉及一種集成有驅動動力源的整圈旋轉減速傳動機構,其以旋轉軸承作為驅動從動件和機構附接件,將驅動件、驅動源和蓋殼附接至旋轉軸承的內外環之一,并將另一環作為驅動從動件和從動工作件的連接座, 從而利用旋轉軸承本身為整圈旋轉連接件的特性,有效地配置驅動動力源和主傳動部件,形成集旋轉、減速和驅動功能于一體的通用減速傳動機構,結構簡單,便于制造和維護。該力是挖掘過程中地面對鏟斗的反作用力產生的。 由于回轉支承的間隙,在傾覆力矩的作用下,分別與回轉支承內外圈連接的上下部分將通過大臂在回轉支承的軸向截面上相對傾斜,同時產生沿回轉支承徑向和大臂相反方向的相對位移,位移量相當于回轉支承的徑向間隙。因為與回轉軸承嚙合的小齒輪安裝在大臂的相反方向,當兩個齒側之間的間隙太小時,位移沒有完成,小齒輪擠壓大齒輪。在這種情況下,應該由回轉支承滾道承受的載荷由齒輪承受。由于懸臂安裝的原始傾斜軸線在擠壓力的反作用下進一步加強,作用在大齒輪上的擠壓力集中在齒寬的上部。首先,塑性變形被用來彌補齒隙的不足。隨著回轉軸承滾道的進一步磨合,徑向游隙逐漸增大,但變形量有限。通過受力分析可以看出,小齒輪對大齒輪的壓力是地面對鏟斗反作用力的幾倍甚至十倍以上,作用在齒形上的力將再次放大,壓力角越小,放大系數越大。這個兩倍放大的力足以導致大小齒輪斷齒。上述分析的結論與第三種現象一致。

因此,作者認為:手動布料機回轉支承早期斷齒的根本原因是與小齒輪的配合間隙太小。建議側隙值不應小于回轉支承徑向間隙的1.25倍。值得一提的是,我廠最近在加拿大生產的四種挖掘機回轉支承的齒輪壓力角分別為25和27,也為國內合資企業所采用。這對于提高齒輪的徑向擠壓阻力是有效的。

當然,如回轉支承材料缺陷;齒淬火后,殘余內應力大,有內部裂紋。由于回轉軸承滾道故障,回轉被卡住。挖掘機的非法操作也可能導致回轉支承裝置的早期故障,但應廣泛分散分布。轉臺軸承是一種特殊結構的大型軸承,可同時承受較大的軸向載荷、徑向載荷、傾覆力矩等綜合載荷,集支撐、旋轉、傳動、固定于一體。正常情況下,轉盤軸承本身設有安裝孔、潤滑油和密封裝置,可以滿足不同主機在不同工作條件下的不同要求。

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