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调质活塞杆
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装载机转斗油缸活塞杆反复弯曲故障分析

1故障概述

  某一ZL40装载机两转斗油缸活塞杆紧靠头部均严重弯曲并引起油缸漏油。据该车操作人员反映,活塞杆弯曲时并没引起注意,只是由于油缸严重漏油时才发现两活塞杆已弯曲。后经现场机务管理人员分析,故障的原因可能是驾驶操作人员技能不熟练,盲目超负荷作业所致。故该车进厂修理时,仅对两弯曲活塞杆制定了冷压校正修理方案。但装车使用仅几个台班,两油缸又出现严重漏油,两转斗油缸活塞杆又在原弯曲位置发生弯曲变形。之后,使用单位购置了原来两套新转斗油缸总成,装车使用几个台班后两转斗油缸活塞杆再次在相同位置发生弯曲变形。

  2故障分析

  该装载机工作装置采用反转连杆机构,动臂为单板结构,两摇臂铰接支撑点位于动臂中部横梁上(如图1所示)。通常造成液压缸活塞杆弯曲,一般应为液压缸受轴向压力过大而失稳弯曲,即弯曲现象发生在转斗油缸活塞杆受最大弯曲力矩工况时。但对照已弯曲活塞杆弯曲部位及装载机作业工况受力分析,显然不属于液压缸因受轴向压力过大而弯曲。因为该活塞杆弯曲部位在紧靠活塞杆头部,也就是说在活塞杆接近完全收缩、最小行程时弯曲的,而此时装载机实际作业工况正处于铲斗前倾卸料位置,并非处于工作装置受力最大的典型工况。

  通过对活塞杆弯曲部位分析以及对该装载机实际作业工况进行全面观察,发现在动臂最大举升高度,产斗在转斗油缸作用下前倾撞击动臂抖落物料时,转斗油缸与动臂横梁发生碰撞。进一步检查验证,发现两个转斗油缸缸盖法兰下侧均有碰撞痕迹,两转斗油缸安装部位下方的动臂横梁相应处也发现有碰撞痕迹。显然,两转斗油缸活塞杆弯曲现象发生的直接原因为转斗油缸与动臂横梁发生干涉所致。

  在装载机工作装置结构设计中,除了必须满足使用性能、技术经济指标、劳动条件等要求外,还必须保证作业时构件间无运动干涉。而该故障是在运行工作几年后发生的,新车时并未发现有该故障现象,由此推断,该故障是在经过长期使用后工作装置部分某些机件结构运动参数发生变化所致。经检查工作装置部分:动臂、连杆、摇臂、铲斗及其铰接支点无变形、开焊、裂纹、移位、松旷、咬死等现象;再检查动臂提升、铲斗翻转等技术参数指标,发现转斗前倾角远大于设计值45°。

  为使装载机工作时操纵方便,要求在工作装置结构设计中对铲斗转角进行限位。铲斗转角限位装置通常采用简单的挡块结构,把挡块分别直接焊在铲斗后臂及动臂上(如图2所示)。铲斗前倾角的限位原理是在最大卸载高度,铲斗前倾角度达到45°时,铲斗与动臂上的限位挡块相碰,铲斗停止前倾。铲斗前倾角限位挡块另一作用是有利于铲斗中物料倾倒干净。当装粘性物料时利用铲斗与动臂的碰撞,使物料抖落干净。现发现因铲斗前倾角过大,在实际作业前倾卸料时,利用铲斗与动臂的碰撞抖落物料时限位挡块被撞掉,失去限位作用。操作者在一定高度卸载时,为使物料抖落干净,会操纵铲斗翻转阀使铲斗前倾,并企图与动臂限位装置发生碰撞以抖落物料,但此时限位块已被撞掉,限位装置不再起作用,铲斗在达到最大前倾角设计值后,将会继续翻转,导致实际前倾角增大。根据该装载机工作装置结构形式分析可知,随着铲斗前倾翻转的角度增大,转斗液压缸进一步收缩,与此同时,转斗液压缸将会继续前倾,直至与动臂横梁碰撞发生干涉。转斗油缸受到来自横梁干涉点的这一侧向推力致使液压缸活应用技术塞杆在其靠近头部发生弯曲。

  3结论及建议

  显然该故障在多次弯曲修理时,因为未找到故障的根本原因,所以只是治表不治本,结果使活塞杆多次弯曲。该故障表现在转斗油缸活塞杆上,而根本原因却在铲斗的前倾角限位装置上,但在装载机的使用维修中往往忽视对限位装置的检修。该装载机经加装限位块,使铲斗前倾角恢复到正常后,再次冷压校正活塞杆,装机使用至今3年未再发生异常现象。

  考虑到施工单位机械设备使用管理情况比较复杂,为彻底避免类似故障发生的可能性,在工作装置结构设计中应充分考虑到转斗限位块这一易损部位在作业中发生变形、被撞等情况对工作装置机械运动的影响,从结构设计、元件选型等方面给予保证。

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