攪拌車滾道與托輪常見故障與解決方法

王會(huì)會(huì)，饒偉強(qiáng)

（徐州徐工施維英機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221004）

混凝土攪拌車是一種用于攪拌和運(yùn)輸混凝土的專用設(shè)備，攪拌筒前端與減速機(jī)連接，攪拌筒后錐處焊接有滾道，通過與滾道滾動(dòng)接觸的兩個(gè)托輪支撐，滾道與托輪接觸組成“運(yùn)動(dòng)副”，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。通過對(duì)混凝土攪拌車的使用情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)攪拌筒滾道與托輪之間的“運(yùn)動(dòng)副”故障的頻率較高，其常見故障有三類：一是滾道焊縫開裂、二是托輪轉(zhuǎn)動(dòng)異響、三是表面劃傷[1-3]。

圖1 滾道與托輪

1 滾道焊縫開裂

滾道與筒體焊接時(shí)，比較常見的結(jié)構(gòu)是滾道套焊在攪拌筒后錐段上，兩側(cè)用角焊縫焊接，內(nèi)側(cè)與筒體上若干長(zhǎng)圓孔焊接。攪拌筒在使用過程中，滾道與托輪處的集中載荷以及滾道與筒體的變形都會(huì)使焊接承受較大的交變應(yīng)力。此外筒體卷圓效果不盡人意，導(dǎo)致滾道與筒體貼合不緊密，需采用外力強(qiáng)制貼合焊接，焊縫本身存在內(nèi)預(yù)應(yīng)力隱患，更易開裂[4-5]。

解決方法：改進(jìn)滾道的結(jié)構(gòu)，將后錐段筒體分為前、后兩段，通過滾道焊接形成一個(gè)整體，如圖 2 所示。具體連接方法為：（1）滾道兩側(cè)面有凹槽，把攪拌筒后錐前段和后錐后段分別插入凹槽內(nèi)進(jìn)行焊接，降低了對(duì)滾道定位及筒體卷圓精度的要求。（2）滾道與筒體的焊接，除了外側(cè)角焊縫外，內(nèi)側(cè)增加了 2 條焊縫，焊縫強(qiáng)度得到了極大加強(qiáng)。改進(jìn)后的滾道結(jié)構(gòu)雖然減少了筒體與滾道的接觸面積，但能使筒體外表面與滾道內(nèi)表面的貼合更緊密，有利于提高焊接質(zhì)量。

圖2 攪拌筒滾道結(jié)構(gòu)改進(jìn)前后對(duì)比

2 托輪轉(zhuǎn)動(dòng)異響

通常托輪在滾道帶動(dòng)下做均勻轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)，托輪會(huì)產(chǎn)生的異響，其原因如下：

（1）沒有對(duì)攪拌車做正常保養(yǎng)，如果托輪表面沒有加注充足的潤(rùn)滑脂，與滾道表面產(chǎn)生干摩擦?xí)r會(huì)發(fā)生異響。此外，當(dāng)托輪發(fā)生異常，轉(zhuǎn)不動(dòng)時(shí)，托輪與滾道的運(yùn)動(dòng)副由滾動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)為滑動(dòng)摩擦?xí)r也會(huì)產(chǎn)生異響。

（2）托輪位于攪拌筒的進(jìn)出料口下方，混凝土砂、石等雜物極易進(jìn)入軸承內(nèi)部，雜物在滾動(dòng)體帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致軸承內(nèi)部損壞，產(chǎn)生異響。

解決方法：應(yīng)避免托輪與滾道間的干摩擦。按混凝土攪拌運(yùn)輸車使用說明書要求定期對(duì)滾道及托輪表面加注潤(rùn)滑脂，保證表面有效潤(rùn)滑，以達(dá)到接觸面最佳磨合效果。規(guī)范托輪裝配過程中的調(diào)試工序，防止托輪轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活。

同時(shí)要防止雜物進(jìn)入軸承。設(shè)計(jì)時(shí)要選用合理的密封結(jié)構(gòu)，并加裝密封罩，盡量將密封圈和旋轉(zhuǎn)類零件固定。在托輪安裝過程中盡量避免將污染物質(zhì)帶入軸承內(nèi)部[6-7]。

3 表面劃傷

混凝土攪拌車投入使用后，攪拌筒滾道與托輪的理想狀態(tài)是：在使用 5～7 天后，經(jīng)過冷作硬化，滾道與托輪摩擦面形成光亮的表面。但由于用戶對(duì)攪拌車使用操作不規(guī)范，加之制造過程中的缺陷，使得滾道與托輪這對(duì)運(yùn)動(dòng)副在使用過程中達(dá)不到理想狀態(tài)，表面會(huì)出現(xiàn)起皮、劃傷、溝槽等現(xiàn)象。其可能的原因如下：

（1）設(shè)計(jì)的因素。若攪拌車滾道與托輪本身設(shè)計(jì)不合理，會(huì)造成滾道表面出現(xiàn)非正常磨損現(xiàn)象，因此需要重新校核滾道與托輪間的接觸應(yīng)力。此外，若是滾道與托輪的硬度匹配不合適，無(wú)論哪個(gè)先磨損，都會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副損壞，工作時(shí)也容易出現(xiàn)表面劃傷等問題。

解決方法：計(jì)算滾道與托輪間的接觸應(yīng)力，以某混凝土攪拌運(yùn)輸車為例，滿載時(shí)混凝土加攪拌筒自重約為 21t，攪拌筒安裝角度為 13.5°，根據(jù)攪拌筒受力分析（見圖 3），經(jīng)計(jì)算可知滾道處的作用力約為 9.68t，即滾道處的總受力 P=95kN。由圖 1 可知，作用于托輪的力 F=58kN。根據(jù)彈性力學(xué)可知，當(dāng)兩個(gè)軸線平行的圓柱體相互接觸并受壓時(shí)，其接觸面是一狹長(zhǎng)矩形，最大接觸應(yīng)力發(fā)生在接觸區(qū)中線上，其值為：

σmax=0.418[FE/b×(R1+R2)/(R1R2)]1/2=522(MPa)

式中：σmax——最大接觸應(yīng)力，kN；

b——滾道寬度，b=0.08m；

F——托輪處的作用力，F(xiàn)=58kN；

R1——滾道半徑，R1=0.87m；

R2——托輪半徑，R2=0.108m；

E——彈性模量，E=2.06×108kN/m2（滾道材料為鍛鋼，托輪材料為 45 鋼）。

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，干濕摩擦的鋼件許用接觸應(yīng)力 [σ]=570MPa。

同時(shí)要合理選擇滾道與托輪的硬度，強(qiáng)化硬度檢查，以保證滾道與托輪硬度達(dá)到合理匹配。

圖3 攪拌筒及其受力

（2）制造的因素。若攪拌筒滾道軸線與托輪軸線不平行，則在托輪上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生軸向擺動(dòng)，導(dǎo)致摩擦面拉傷。

解決方法：改進(jìn)攪拌筒與副車架的焊接工藝，減少裝配累計(jì)偏差。攪拌筒滾道軸線是由攪拌筒工裝精度及筒體圓度決定的，托輪軸線是由副車架上蓋板的角度決定的。在攪拌筒與滾道組對(duì)前，應(yīng)校正攪拌筒工裝，確保滾道組對(duì)精度；應(yīng)加強(qiáng)筒體卷圓過程控制，避免筒體失圓。在焊接副車架前，應(yīng)校正其焊接工裝、控制焊接變形。焊接時(shí)，應(yīng)控制好電流、電壓，減少焊接變形，以保證攪拌筒滾道軸線與托輪軸線平行度。

4 結(jié)論

本文對(duì)混凝土攪拌車滾道與托輪的常見故障進(jìn)行了原因分析，并提出了行之有效的解決方法，以保證攪拌車滾道和托輪接觸處于最佳狀態(tài)，延長(zhǎng)滾道與托輪的使用壽命。關(guān)于混凝土攪拌車滾道與托輪的故障，可能還有其他方面的原因，還有待于業(yè)內(nèi)的設(shè)計(jì)及工藝人員去分析、解決。