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压路机钢轮振动机构维修及改进措施

2023年09月13日 15:55:00      来源:西安华英特轴承有限责任公司 >> 进入该公司展台      阅读量:36

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一、故障现象
我公司的四台自重32吨级单钢轮全液压振动压路机,相继购于2010年9月至2011年5月期间,在使用到4500h至5500h时,压路机只要开启振动功能8-10分钟,就会出现水温高,发动机“开锅”。其主要原因是钢轮振动轴承失效(如图一、图二),使振动马达长期处于高负荷状态。每次更换钢轮振动轴承的成本在4.7万左右(其中轴承成本1.1万×4;维修工时费及服务车辆使用成本3000元左右;延误工期未计)。更换同型号的钢轮振动轴承后,使用不到30小时又出现相同的故障。
二、故障诊断与分析
1、设备起初体现在发动机水温高,初步对发动机冷却系统进行全面检查并未发现异常。
2、在对液压系统进行检查时发现振动系统压力异常,振动系统平稳压力一直处于40Mpa,在正常情况下,该系统标准峰值压力为42Mpa,平稳压力22Mpa~28Mpa之间。对液压泵、液压马达、溢流阀、液压滤芯、比例阀、散热器等液压件进行检查未发现异常。液压系统压力过大使液压油温度急剧上升,该型设备的液压油散热为风冷式,液压油散热器与发动机散热器并在一起,冷却风扇为吹风式散热,顺序是先冷却液压油散热器再冷却发动机散热器,因此液压油温度的急剧上升使发动机散热器受到影响,致使发动机温度高、开锅。
3、在对液压系统构件进行检查未发现异常后,将振动马达拆除与钢轮振动偏心机构脱离,操作压路机开启振动功能全速行走,检测发动机及液压系统温度正常、各参数正常。因此判断振动液压系统压力过大的原因为钢轮振动机构引起。
4、对钢轮振动机构进行拆检,发现以下问题:
⑴、四个钢轮振动轴承内圈不同程度拉伤、轴承保持架旷动或损坏,轴承内圈在偏心块轴上转动自如。
⑵、两根偏心块轴的轴向串动量为5.2mm。
⑶、两根偏心块轴轴颈不同程度拉伤,测量轴颈尺寸为Φ129.955mm,振动轴承型号为2326EUC1,轴承的游隙为0.01mm~0.06mm,公称内径130mm,轴承内圈与轴的配合为间隙配合,配合间隙为0.045mm。
5、根据公差配合标准及振动机构工作原理,分析轴承损坏的原因主要为轴承内圈与轴的配合间隙过大、轴向间隙过大、轴承游隙过小所引起的。该机型的振动频率为26~33Hz,激振力为590KN,发动机额定转速为2100r/min,设备在开启振动功能时,钢轮偏心块的转速是(2100×0.93)r/min,即1953r/min,在如此高的转速下轴承“走内圈”,与轴的高速滑动摩擦必然使该机构温度急剧上升,再加上轴向间隙达5.2mm,偏心块的惯性冲击力加上高温使轴承精度丧失,机构运转不平稳,随着使尺寸、材质发生变化而导致轴承损坏。
6、为了进一步检查轴与轴承内圈的配合在高温环境下的变化,考虑到钢材的热涨可能会由间隙配合变为过盈配合,该机构工作时的正常温度Z高在85℃左右。做一个实验如图四,将轴承内圈安装在轴上,同时放在水中加温,待水烧开温度达到100℃左右(下图为红外测温仪检测,显示为103.6℃),轴的温度达到92℃左右,轴承内圈在轴上仍然能转动自如。进而证明轴承存在“走内圈”现象。
7、振动轴承游隙过小、“走内圈”、偏心块轴轴向间隙过大,使轴承损坏或失效,振动偏心机构发卡、摩擦力增大,导致了振动马达长期处于高负荷状态,使液压油温度急剧升高而导致发动机温度高。因此只要解决钢轮振动机构存在的问题便可解决液压系统及发动机高温现象。
三、修复及改进
1、钢轮振动轴承选用技术比较成熟稳定的德国FAG品牌。型号为:NJ2326E.M.AC5,以提高轴承的质量及游隙标准(该型号轴承的游隙标准为0.20mm-0.245mm)。
2、偏心块轴的加工。参照GB/T275-93《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准,公差带代号采用K6,如图五,即为Φ130k6(+0.003mm~+0.028mm),将轴与轴承内圈改为过盈配合,解决轴承在运动中的“走内圈”现象。
3、偏心块安装处轴向距为181.5mm,将其改为185.5mm,达到减小该轴轴向串动量的目的。在轴承内圈底部各增加1个垫片,垫片外径141mm,内径130mm,厚2mm,经淬火处理。即将该处轴向距增加到185.5mm,如图五,使轴向串动减少4mm,将轴的轴向串动间隙控制在1.20mm左右。
4、润滑油。原偏心块室使用的是85W/90GL-5齿轮油,该齿轮油粘度等级115#。我司某品牌10台进口压路机相继购于1998年至2000年,至今使用15年至17年,钢轮偏心块室一直使用粘度等级为220#的美孚牌SHC630齿轮油,钢轮振动轴承没有损坏过。结合钢轮振动机构用油对比分析,将该型压路机偏心块室润滑油改用美孚牌SHC630润滑油,以提高机构的使用寿命。
四、维修改进效果
对该型压路机钢轮振动机构修复改进后,随即投入到我司望漠至安龙高速公路第十合同段路基场地进行试验性使用,连续试用一周,每日连续满负荷使用10小时,每日检测液压油温度及系统压力、发动机水温、钢轮振动轴承座温度,均处于正常状态,维修及改进效果良好。
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