裝載機(jī)轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿反復(fù)彎曲故障分析

發(fā)布時間：2017-01-10

1、故障概述
　　某一ZL40裝載機(jī)兩轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿緊靠頭部均嚴(yán)重彎曲并引起油缸漏油。據(jù)該車操作人員反映，活塞桿彎曲時并沒引起注意，只是由于油缸嚴(yán)重漏油時才發(fā)現(xiàn)兩活塞桿已彎曲。后經(jīng)現(xiàn)場機(jī)務(wù)管理人員分析，故障的原因可能是駕駛操作人員技能不熟練，盲目超負(fù)荷作業(yè)所致。故該車進(jìn)廠修理時，僅對兩彎曲活塞桿制定了冷壓校正修理方案。但裝車使用僅幾個臺班，兩油缸又出現(xiàn)嚴(yán)重漏油，兩轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿又在原彎曲位置發(fā)生彎曲變形。之后，使用單位購置了原來兩套新轉(zhuǎn)斗油缸總成，裝車使用幾個臺班后兩轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿再次在相同位置發(fā)生彎曲變形。
2、故障分析
　　該裝載機(jī)工作裝置采用反轉(zhuǎn)連桿機(jī)構(gòu)，動臂為單板結(jié)構(gòu)，兩搖臂鉸接支撐點位于動臂中部橫梁上(如圖1所示)。通常造成液壓缸活塞桿彎曲，一般應(yīng)為液壓缸受軸向壓力過大而失穩(wěn)彎曲，即彎曲現(xiàn)象發(fā)生在轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿受最大彎曲力矩工況時。但對照已彎曲活塞桿彎曲部位及裝載機(jī)作業(yè)工況受力分析，顯然不屬于液壓缸因受軸向壓力過大而彎曲。因為該活塞桿彎曲部位在緊靠活塞桿頭部，也就是說在活塞桿接近完全收縮、最小行程時彎曲的，而此時裝載機(jī)實際作業(yè)工況正處于鏟斗前傾卸料位置，并非處于工作裝置受力最大的典型工況。
　　通過對活塞桿彎曲部位分析以及對該裝載機(jī)實際作業(yè)工況進(jìn)行全面觀察，發(fā)現(xiàn)在動臂最大舉升高度，產(chǎn)斗在轉(zhuǎn)斗油缸作用下前傾撞擊動臂抖落物料時，轉(zhuǎn)斗油缸與動臂橫梁發(fā)生碰撞。進(jìn)一步檢查驗證，發(fā)現(xiàn)兩個轉(zhuǎn)斗油缸缸蓋法蘭下側(cè)均有碰撞痕跡，兩轉(zhuǎn)斗油缸安裝部位下方的動臂橫梁相應(yīng)處也發(fā)現(xiàn)有碰撞痕跡。顯然，兩轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿彎曲現(xiàn)象發(fā)生的直接原因為轉(zhuǎn)斗油缸與動臂橫梁發(fā)生干涉所致。
　　在裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計中，除了必須滿足使用性能、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、勞動條件等要求外，還必須保證作業(yè)時構(gòu)件間無運動干涉。而該故障是在運行工作幾年后發(fā)生的，新車時并未發(fā)現(xiàn)有該故障現(xiàn)象，由此推斷，該故障是在經(jīng)過長期使用后工作裝置部分某些機(jī)件結(jié)構(gòu)運動參數(shù)發(fā)生變化所致。經(jīng)檢查工作裝置部分：動臂、連桿、搖臂、鏟斗及其鉸接支點無變形、開焊、裂紋、移位、松曠、咬死等現(xiàn)象；再檢查動臂提升、鏟斗翻轉(zhuǎn)等技術(shù)參數(shù)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)斗前傾角遠(yuǎn)大于設(shè)計值45°。
　　為使裝載機(jī)工作時操縱方便，要求在工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計中對鏟斗轉(zhuǎn)角進(jìn)行限位。鏟斗轉(zhuǎn)角限位裝置通常采用簡單的擋塊結(jié)構(gòu)，把擋塊分別直接焊在鏟斗后臂及動臂上(如圖2所示)。鏟斗前傾角的限位原理是在最大卸載高度，鏟斗前傾角度達(dá)到45°時，鏟斗與動臂上的限位擋塊相碰，鏟斗停止前傾。鏟斗前傾角限位擋塊另一作用是有利于鏟斗中物料傾倒干凈。當(dāng)裝粘性物料時利用鏟斗與動臂的碰撞，使物料抖落干凈�，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)因鏟斗前傾角過大，在實際作業(yè)前傾卸料時，利用鏟斗與動臂的碰撞抖落物料時限位擋塊被撞掉，失去限位作用。操作者在一定高度卸載時，為使物料抖落干凈，會操縱鏟斗翻轉(zhuǎn)閥使鏟斗前傾，并企圖與動臂限位裝置發(fā)生碰撞以抖落物料，但此時限位塊已被撞掉，限位裝置不再起作用，鏟斗在達(dá)到最大前傾角設(shè)計值后，將會繼續(xù)翻轉(zhuǎn)，導(dǎo)致實際前傾角增大。根據(jù)該裝載機(jī)工作裝置結(jié)構(gòu)形式分析可知，隨著鏟斗前傾翻轉(zhuǎn)的角度增大，轉(zhuǎn)斗液壓缸進(jìn)一步收縮，與此同時，轉(zhuǎn)斗液壓缸將會繼續(xù)前傾，直至與動臂橫梁碰撞發(fā)生干涉。轉(zhuǎn)斗油缸受到來自橫梁干涉點的這一側(cè)向推力致使液壓缸活應(yīng)用技術(shù)塞桿在其靠近頭部發(fā)生彎曲。
3、結(jié)論及建議
　　顯然該故障在多次彎曲修理時，因為未找到故障的根本原因，所以只是治表不治本，結(jié)果使活塞桿多次彎曲。該故障表現(xiàn)在轉(zhuǎn)斗油缸活塞桿上，而根本原因卻在鏟斗的前傾角限位裝置上，但在裝載機(jī)的使用維修中往往忽視對限位裝置的檢修。該裝載機(jī)經(jīng)加裝限位塊，使鏟斗前傾角恢復(fù)到正常后，再次冷壓校正活塞桿，裝機(jī)使用至今3年未再發(fā)生異�，F(xiàn)象。
　　考慮到施工單位機(jī)械設(shè)備使用管理情況比較復(fù)雜，為徹底避免類似故障發(fā)生的可能性，在工作裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)充分考慮到轉(zhuǎn)斗限位塊這一易損部位在作業(yè)中發(fā)生變形、被撞等情況對工作裝置機(jī)械運動的影響，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、元件選型等方面給予保證。


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