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挖掘机螺栓松动原因剖析及预防措施

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挖掘机螺栓松动原因剖析及预防措施

发布日期:2019-06-06 作者: 点击:

挖掘机工况恶劣,作业时振荡很大,其作业设备、销轴、挡板、支重轮、车身附件等处的螺栓简单松动。因而,各主机厂的运用阐明书中明确要求,每隔必定周期(如 250h)应查看、紧固某些要害部位螺栓。但这种办法无法杜绝螺栓松动,且许多要害部位螺栓在查看紧固周期之前就已松动,存在较大安全危险。引起螺栓松动的原因是多方面的,需求从各个方面一起加以操控。本文结合挖掘机螺栓松动的典型事例,从刚度、振荡、螺纹防松结构、预紧力、资料等方面探讨螺栓松动原因,并提出预防措施。

1. 刚度

本文所说的刚度,包含螺栓(紧固件)刚度和机架(被紧固件)刚度 2 个方面。

(1)螺栓刚度

螺栓在承受轴向变载荷时,在紧固力不变的条件下,应力改变幅越小,螺栓发生疲劳开裂的或许性越小,联接的牢靠性越高。当作业拉力不变时,经过减小螺栓刚度,可减小应力改变幅;

当被联接件刚度、螺栓刚度均不变时,经过增大预紧力来增大作业拉力,也可减小应力改变幅。

适度添加螺栓长度,可减小螺栓刚度。如在反转支承、配重、履带护板、驾驭室防护网等处,可运用长螺栓,以减小螺栓刚度。

(2)机架刚度

经过撤销垫片、运用刚度较大的垫片等办法可进步机架(被紧固件)刚度。如行走先导阀选用过渡块与行走踏板组件联接,过渡块可直接用螺栓拧紧。

机架刚度越小,振荡从激振源(发动机)往周围传播的进程中,振荡越简单被扩大,所发生的应力幅越大。相反,机架刚度越大,整机稳定性则越好,相同条件下应力改变幅也越小。

某小型挖掘机整机由 5.5t 级升到 7t 级时,其发动机、驾驭室及机架都沿用了 5.5t 级的,其隔振效果变差,整机振荡加大,螺栓松动现象加重。经过单方面调整减振器,效果不显着。后经过将机架加强,问题得到解决。

2. 振荡

挖掘机螺栓一般选用一般螺纹,其螺纹升角小于螺纹副的当量冲突角,以满意螺纹副自锁条件。螺栓拧紧后,螺栓头部和螺母支撑面的冲突力也有防松效果。可是当螺栓设备在振荡、冲击等变载荷的机件上,螺纹副间的冲突力或许减小或瞬间消失。振荡、冲击屡次往复效果往后,就会形成螺栓松动。挖掘机振荡部分包含发动机发生的振荡和挖掘机作业发生的振荡。

(1)发动机发生的振荡

从发动机传递到整机的振荡,与发动机悬挂体系的安置、减振器的类型有关。如某 47t 级挖掘机装备了康明斯 QSM11 型发动机。原规划发动机选用 3 点支撑,即电扇端设置 1 处支撑,飞轮端设置 2 处支撑。在 2000h 发掘试验中,该机螺栓松动严峻。经过调整减振器的轴向刚度后,改善了轴向加速度和振幅,可是呈现横向冲击摇摆,形成电扇护罩屡次被打掉。

为此,将发动机 3 点支撑改为 4 点支撑,即将电扇端设置了 1 块转接板,其中间与发动机自带支架联接,两头再经过减振器与机架联接。改善后进行了测试,从测试数据来看,4 点支撑

与 3 点支撑相比,电扇端的隔振率进步了近 1 倍,飞轮端的隔振率也有小幅进步。

发动机减振器橡胶硬度、机架板厚、拧紧力矩也会影响隔振率。一般可经过下降减振器的轴向刚度来下降自振频率,以得到更好的隔振效果。但过多下降减振器轴向刚度,发动机受冲击时,减振器与机架板之间会发生空隙,减振器会因冲突而损坏;一起也会影响减振器的径向刚度,引起发动机摇摆。

(2)作业发生的振荡

挖掘机作业发生的振荡与液压体系匹配、整机稳定性有关,也受司机操作习惯的影响。液压体系的影响首要分为 2 个方面:液压体系启闭时的瞬间振荡,以及协调性欠安给整机形成的冲击振荡。

液压体系启闭时瞬间振荡 液压体系启闭瞬间可给整机形成振荡。减轻该振荡,可从高压油路和先导油路 2 个方面进行操控。在动臂和斗杆高压油路增设单向节省阀,以在斗杆内收和动臂下降的回油路上节省。经过添加回油背压,进步泵的负载,下降泵的排量,到达降速的意图。此种方式,首要用在挖掘机加长臂等特别作业设备上。

在先导油路增设缓冲阀,可减轻司机进行紧急停止时给挖掘机形成的振荡,而在正常操作时不起缓冲效果。因而,增设缓冲阀可进步司机操作的舒适性,且不会下降作业效率。若统筹成本,可考虑运用隔板式先导单向节省阀。可是,此种节省阀受液压油黏度影响较大,冬天液压油黏度大时,运用效果较差。

液压体系的冲击振荡 若挖掘机液压体系的协调性欠好,会给挖掘机带来冲击振荡。改善挖掘机协调性,首要从主阀芯标准、优先阀节省孔的通径与数量、电磁阀等方面考虑。

挖掘机液压体系发生的冲击振荡,还与整机结构的稳定性有关。需求校核挖掘机配重的质量、重心方位等。此外,作业设备销轴和挡板螺栓、作业设备液压体系管夹螺栓、支重轮螺栓、反转支承螺栓松动等问题均与液压体系的冲击振荡有关。

3. 螺纹防松结构

螺纹联接常用的防松办法有:冲突防松、机械防松、损坏螺旋副防松。一般来说,冲突防松简单、方便,但不行牢靠。重要部位的螺纹联接,尤其是挖掘机内部不易查看的螺纹联接,应选用机械防松办法。

(1)冲突防松

冲突防松包含双螺母并紧、弹垫、自锁螺母等办法。双螺母并紧防松办法结构简单,适用于平稳、低速、重载等固定联接场合。可用于挖掘机作业设备销轴的固定、U 型螺栓的固定等。因为绷簧垫的弹力不均衡,螺栓简单发生曲折,曲折的螺栓在冲击、振荡的效果下简单松脱。某型号挖掘机前期选用 M8、M10、M12 的螺栓,均为绷簧垫加平垫防松结构,其防松效果较差,整机作业不到 500h 就有许多螺栓松动。后改为克己加大垫片,获得较好防松效果。加大垫片外表应光滑,不存在有害裂纹、划伤、毛边及曲折,以防止设备时螺栓发生曲折应力。

自锁螺母防松比较牢靠,经屡次拆装后,不会下降防松功用。该防松办法可用于座椅滑轨的 U 型手柄、收音机天线、照明灯等较小尺度的螺纹副。

(2)机械防松

机械防松一般用于发动机减振器螺栓。将螺母焊接在一块折弯的支架上,经过支架折弯边的限位来到达防松意图。

(3)损坏螺纹副防松

在螺纹副旋合之前,在螺纹上涂抹螺纹紧固胶,归于损坏螺纹副防松。在螺纹上涂抹螺纹紧固胶并将螺纹副拧紧后,螺纹胶硬化、凝结,便可防止螺纹副松动。螺纹紧固胶用于重要部位的螺栓,如支重轮、链轮、发动机支座、发动机减振器、驾驭室底板架、驾驭室减振器、配重、反转马达、行走马达、反转支承的螺栓。

4. 预紧力

(1)结合面应符合要求

螺纹孔的精度一般为 6H 级,其预紧力的巨细及紧固效果受紧固件和被紧固件结合面冲突系数的影响。损害或锈蚀的螺纹,紧固前应先用丝锥或板牙修整(俗称“回丝”),再用清洗剂将螺孔内部、螺栓外表以及结合面残留的油漆及污渍清洗洁净。

(2)预紧力应适当

增大预紧力可减小应力改变幅。但预紧力不宜过大,有必要操控在规则的规模内。这是因为预紧力过大将形成螺栓强度到达屈从点。运用扭矩扳手紧固螺栓时,螺栓承受的应力(预紧力)一般为螺栓屈从强度的 75%。如 10.9 级的螺栓,抗拉强度为 1000MPa,屈从强度为 900MPa,则预紧力为 675MPa。当运用扭矩扳手时,理论上拧紧力矩 T 与预紧力 F 有如下联系:

T ≈ 0.2Fd

式中: d 为螺纹公称直径。

此外,拧紧力矩还与紧固东西的精度有关。

当运用套筒扳手、一般扳手时,拧紧力矩应比运用扭矩扳手时略小。

(3)紧固后的处置

当螺栓按要求紧固后,需在螺栓头部(或螺母)和被紧固件外表涂抹颜色符号。一旦螺栓松动后,可向紧固方向逐步拧紧,直至螺栓头部(或螺母)与被紧固件外表的符号再次重合。

5. 资料

(1)被紧固件

螺栓拧入被紧固件时,被紧固件资料不同,紧固螺栓拧入深度也不同,依照被紧固件为钢材、铸铁、轻合金摆放顺序,螺栓拧入深度应逐步增大。其中螺栓拧入钢材的深度应略大于螺纹公称直径,可是当螺栓公称直径小于 12mm,且拧进场合为电瓶接线柱、管夹、线夹、散热器防尘网、底封板时,其拧入深度可等于公称直径。铸铁铸造后在基体内形成的石墨有膨胀效果,可削减铸件体积的收缩,下降内应力,对振荡的传递也能起削弱效果,有很好的抗振和吸振功用。如行走先导阀上的过渡块、发动机支架、压缩机支架为铸铁制造,其紧固螺栓的防松效果较好。

(2)螺纹座

螺纹座的资料选用尤为重要。当螺纹座的屈从强度过小时,有或许形成螺栓拧入后变形,引起前期疲劳失效,螺栓也简单松动。部分资料的屈从强度与板厚有关,如 Q235 钢材,其板厚越厚,屈从强度越小,选材时应留意。若螺纹座的抗拉强度过小,当运用扭矩扳手旋紧时,会直接损害螺纹。因而,要害方位的螺纹座钢材一般选用 Q345B,一般方位的螺纹座钢材一般选用Q235B。

(3)克己加大垫片

旋紧螺栓时所用加大垫片不是规范件,且有严厉的技术要求,因而只能克己。克己加大垫片材质一般为 45 号钢,硬度为 HRC39 左右,热处理方式为淬火加中温回火。若克己加大垫片热处理后硬度不行,或许会导致变形。当克己加大垫片硬度到达 HRC38 以上时,若要进行电化学镀锌,需经过 6h 低温(200℃)枯燥处理,以防氢脆,然后进行炉中缓冷。将上述各项防松措施归纳运用在整机规划及设备进程后,用户反映,整机螺栓松动问题显着削减,获得了良好的效果及经济效益。


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