裝載機(jī)銷軸咬銷改進(jìn)方案

花慶寶，莫　琦，李慧瓊，王俊梁

（1.廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州545007；2.廣西科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西柳州545006）

裝載機(jī)銷軸咬銷改進(jìn)方案

花慶寶1，莫琦1，李慧瓊1，王俊梁2

（1.廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西柳州545007；2.廣西科技大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，廣西柳州545006）

裝載機(jī)工作裝置的銷軸“咬銷”問(wèn)題是用戶長(zhǎng)期反饋的質(zhì)量問(wèn)題之一，“咬銷”問(wèn)題反映了銷軸工作時(shí)發(fā)出異響聲音并過(guò)度磨損，極大縮短鉸鏈的壽命，主要表現(xiàn)在動(dòng)臂及動(dòng)臂油缸與前車架連接鉸鏈兩個(gè)位置。通過(guò)理論及試驗(yàn)結(jié)果分析，調(diào)整鉸鏈配合間隙，提高接觸面粗糙度，減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦力以及改進(jìn)裝配工藝，并對(duì)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后的銷軸進(jìn)行分析，找到了影響“咬銷”問(wèn)題的兩個(gè)重要因素為配合間隙與接觸面摩擦因子。最終結(jié)合銷軸或襯套鍍鋅工藝改進(jìn)，解決了裝載機(jī)銷軸“咬銷”的問(wèn)題。

裝載機(jī)銷軸；咬銷；襯套鍍鋅

輪式裝載機(jī)是當(dāng)今工程建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛的一種工程機(jī)械，裝載機(jī)工作裝置是完成裝卸作業(yè)并帶有液壓油缸的空間多連桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)鏟斗鏟掘、收斗、轉(zhuǎn)向、運(yùn)輸和卸料動(dòng)作構(gòu)成一個(gè)完整的工作循環(huán)。各連桿構(gòu)件之間通過(guò)銷軸連接實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，構(gòu)件之間亦通過(guò)銷軸來(lái)傳遞力，因此銷軸的質(zhì)量對(duì)裝載機(jī)具有重要意義［1］。

作為裝載機(jī)的重要連接部件，銷軸在工作過(guò)程中承受劇烈的摩擦力，故要求表面具有良好的耐磨性。對(duì)于裝載機(jī)銷軸來(lái)說(shuō)，其磨損階段大體分為3個(gè)階段，即磨合階段、正常磨損階段和嚴(yán)重磨損階段，判斷其磨損機(jī)理最主要的依據(jù)是銷軸磨損表面形貌。銷軸加工是機(jī)械加工中的重要內(nèi)容，銷軸加工質(zhì)量對(duì)裝載機(jī)的裝備有著重要影響［2-4］。

裝載機(jī)工作裝置的銷軸“咬銷”問(wèn)題是用戶長(zhǎng)期反饋的質(zhì)量問(wèn)題之一，“咬銷”問(wèn)題反映了銷軸工作時(shí)發(fā)出異響聲音并過(guò)度磨損，極大縮短鉸鏈的壽命。多年來(lái)柳工投入大量技術(shù)力量解決此問(wèn)題，力爭(zhēng)消除裝載機(jī)質(zhì)量問(wèn)題上的“牛皮癬”。

1　消除銷軸咬銷的試驗(yàn)

試驗(yàn)?zāi)康模合愴?，并提高銷軸壽命，減少內(nèi)外反饋。

1.1控制單因素的試驗(yàn)

第一次試驗(yàn)：通過(guò)優(yōu)化潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑性能，以期找到改善鉸接銷咬銷問(wèn)題的方法，增加零部件可靠性，然而發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑狀態(tài)無(wú)法承受鉸銷處所受載荷，盡管異響有所降低，但仍無(wú)法徹底消除。從試驗(yàn)效果及成本比較分析后認(rèn)為，由于各潤(rùn)滑脂抗極壓效果不十分明顯，因此通過(guò)優(yōu)化潤(rùn)滑脂并不能解決銷軸的咬銷問(wèn)題。

第二次試驗(yàn)：通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，軸套八字槽的設(shè)計(jì)、毛刺、銳邊對(duì)磨損有一定的影響：內(nèi)表面噴涂二硫化鉬軸套及鑲嵌石墨軸套對(duì)“咬銷”現(xiàn)象有明顯的改善，但不能完全消除；改善型單八字軸套對(duì)“咬銷”現(xiàn)象改善不大；雙八字軸套優(yōu)化試驗(yàn)對(duì)減輕摩擦副異響有一定的作用，但仍不能完全消除“咬銷”現(xiàn)象。最終只能得出磨損的主要部位為動(dòng)臂及動(dòng)臂油缸與前車架連接鉸鏈2個(gè)位置，但改進(jìn)預(yù)防措施沒(méi)有切中重點(diǎn)，沒(méi)有考慮影響咬銷問(wèn)題的另一個(gè)重要因素——配合間隙。

1.2控制多因素的試驗(yàn)

1.2.1第一批試驗(yàn)技術(shù)方案

通過(guò)以上的試驗(yàn)并沒(méi)有解決咬銷問(wèn)題，問(wèn)題依然很嚴(yán)峻，圖1是用戶反饋后從裝載機(jī)動(dòng)臂上卸下的銷軸的磨損情況。

圖1　改進(jìn)前動(dòng)臂銷軸磨損情況

從控制多因素的角度著手，不僅改進(jìn)工作裝置的銷軸配合間隙，還通過(guò)鍍鋅等方法改變銷軸表面質(zhì)量。第一批試驗(yàn)的技術(shù)方案：

（1）合理放大襯套內(nèi)徑公差，調(diào)整鉸鏈配合間隙，增加銷軸表面鍍鋅處理：調(diào)整參數(shù)后，減小動(dòng)臂與前車架鉸鏈配合間隙、動(dòng)臂油缸與前車架鉸鏈配合間隙；

（2）提高接觸面粗糙度，減小相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦力，即將試驗(yàn)機(jī)型的襯套內(nèi)表面粗糙度提高；

（3）改進(jìn)裝配工藝：全方位對(duì)襯套進(jìn)行壓裝、裝配時(shí)用毛巾將銷軸及襯套內(nèi)壁擦干凈，確保無(wú)固體顆粒殘留裝配表面，抹油膜后裝配。

銷軸及襯套經(jīng)過(guò)加工、檢驗(yàn)合格后裝機(jī)，負(fù)載5 t配重進(jìn)行舉升試驗(yàn)，最后將動(dòng)臂銷軸拆卸下來(lái)。擦拭后觀察可知銷軸僅受力部位的鋅層被磨損，表面光滑無(wú)磨痕。再觀察動(dòng)臂與油缸鉸鏈內(nèi)黃油潤(rùn)滑情況發(fā)現(xiàn)孔潤(rùn)滑情況良好、均勻，不同的槽口方向潤(rùn)滑效果上沒(méi)有明顯的差異。圖2是拆卸后動(dòng)臂銷軸磨損情況。

圖2　第一次試驗(yàn)后動(dòng)臂銷軸磨損情況

1.2.2第二批試驗(yàn)技術(shù)方案

根據(jù)第一次試驗(yàn)后動(dòng)臂銷軸磨損情況，為驗(yàn)證襯套鍍鋅解決咬銷問(wèn)題的可行性，并從降低成本的角度考慮，進(jìn)行了第二次試驗(yàn)。第二次試驗(yàn)的技術(shù)方案：

（1）合理放大襯套內(nèi)徑公差，調(diào)整鉸鏈配合間隙：調(diào)整參數(shù)后，減少動(dòng)臂與前車架鉸鏈配合間隙、動(dòng)臂油缸與前車架鉸鏈配合間隙；

（2）裝配工藝改進(jìn)：裝配時(shí)用毛巾將銷軸及襯套內(nèi)壁擦干凈，確保無(wú)固體顆粒殘留，抹油膜后裝配。

同樣零件經(jīng)加工、檢驗(yàn)，確保襯套加工尺寸的合格與銷軸鍍鋅層表面的良好、均勻。負(fù)載5 t配重舉升試驗(yàn)，最后將動(dòng)臂銷軸拆卸下來(lái)。擦拭后觀察可知銷軸表面光滑，無(wú)磨痕，僅受力部位有潤(rùn)滑脂油痕。且與第一次試驗(yàn)相比每臺(tái)套襯套的鍍鋅成本僅為銷軸10%左右，成本低廉，具有批量推廣的可行性。圖3是拆卸后動(dòng)臂銷軸磨損情況，表1為襯套及銷軸鍍鋅成本對(duì)比分析。

圖3　第二次試驗(yàn)后動(dòng)臂銷軸磨損情況

表1　襯套及銷軸的鍍鋅成本對(duì)比

1.2.3第三批試驗(yàn)技術(shù)方案

前兩次試驗(yàn)結(jié)果表明本次改進(jìn)方案能有效解決裝載機(jī)出廠前工作裝置異響磨損的問(wèn)題，為了進(jìn)一步驗(yàn)證襯套鍍鋅解決工作裝置異響磨損方案的可靠性以及大批量推廣的可行性，進(jìn)行了第三次試驗(yàn)。試驗(yàn)技術(shù)方案：

（1）尺寸更改及表面質(zhì)量改進(jìn)：零件表面粗糙度按圖紙要求嚴(yán)格加工并整體鍍鋅、對(duì)油槽邊角進(jìn)行修整；

（2）裝配工藝：裝配時(shí)用毛巾將銷軸及襯套內(nèi)壁擦干凈，確保無(wú)固體顆粒殘留裝配表面，抹油膜后裝配；

（3）試裝：將部分襯套替換為鍍鋅襯套，銷軸替換為鍍鋅銷軸。

本次試驗(yàn)是小批量試驗(yàn)，零件生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制裝配過(guò)程中的毛刺清理情況與銷軸表面鍍鋅層質(zhì)量。裝配后負(fù)載5 t配重舉升試驗(yàn)。最后將動(dòng)臂銷軸拆卸下來(lái)。擦拭后觀察可知普通銷軸表面光滑無(wú)磨損痕跡，鍍鋅銷軸僅鍍鋅層被磨損，銷軸本體表面光滑無(wú)磨損痕跡，且配重舉升過(guò)程中無(wú)異響。圖4是拆卸后動(dòng)臂銷軸磨損情況。

圖4　第三次試驗(yàn)后動(dòng)臂銷軸磨損情況

綜上所述，本次試驗(yàn)采用的改進(jìn)方案效果明顯，成本較低，小批量結(jié)果穩(wěn)定，具備大批量推廣的可行性。

2　結(jié)論及改進(jìn)措施

多次試驗(yàn)對(duì)比分析可見(jiàn)，采用襯套鍍鋅后，銷軸鍍鋅與不鍍鋅均不被磨損、負(fù)載舉升調(diào)試時(shí)有稍小的聲響，但銷軸并未受損傷，證明了試驗(yàn)方案對(duì)銷軸起到較好的保護(hù)作用。最后一次小批量試驗(yàn)結(jié)果表明：襯套鍍鋅穩(wěn)定，無(wú)異響磨損內(nèi)反饋，銷軸無(wú)磨損，且改進(jìn)方案效果明顯，成本較低，結(jié)果穩(wěn)定，具備大批量推廣的可行性。

［1］宋云鵬，張保議，丁國(guó)運(yùn).挖掘機(jī)銷軸的斷裂失效分析［J］.現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2015，（5）：12-14.

［2］黃意業(yè)，梁振國(guó)，曾純亮.裝載機(jī)銷軸潤(rùn)滑油槽孔設(shè)計(jì)［J］.建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理，2015，（5）：9-16.

［3］孫冬冬，王玉玲，阮文峰，等.利用磨粒信息的裝載機(jī)銷軸表面磨損預(yù)測(cè)分析［J］.現(xiàn)代制造工程，2014，（4）：35-38.

［4］侯典帥，劉朋.關(guān)于銷軸的加工質(zhì)量分析［J］.科技資訊，2014，（10）：143-145.

The Analysis of Bite Pin on Pin Shaft for Loader

HUA Qing-bao1，MO Qi1，LIHui-qiong1，WANG Jun-liang2
（1.Guangxi Liugong Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China；2.Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou Guangxi545006，China）

The pin shaft is the working device of loader，one of the quality problems of the loader is the bite pin on pin shaft，which reflects the excessive wear and shorten the life of the hinge.We combine pin shaft of the related theoretical and experimental results，by improved bushing diameter tolerances，adjusted the hinges with the gap，improved the contact surface roughness，reduced the relative motion friction，and test the pin shaft weared degree analysis，we found that themajor reason of pin shaftwear are that two position：one is themoving arm and the movable arm oil cylinder，the other is in the front frame hinged connection，In the same time，we also found the twomost important factors of the problem are clearance and friction factor.In the end，we finish the weaker and elimination of the pin shaft on the loader through the pin galvanized and modified liner galvanized.

loader pin shaft；bite pin；bushing galvanized

TH243

B

1672-545X（2016）05-0114-02

2016-02-19

花慶寶（1986-），男，廣西北海人，本科，助理工程師，主要從事裝配工藝、產(chǎn)品調(diào)試檢測(cè)工作。