礦用卡車廂斗樞軸銷外竄原因分析及加固措施

王鵬飛，栗 飛

（神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司 設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

630E 卡車從投入至今一直承擔(dān)著黑岱溝露天煤礦運輸黃土、巖石、煤炭的任務(wù)，裝載和卸載也就成為了規(guī)律性動作。在長期的使用過程中，廂斗基孔發(fā)生磨損，導(dǎo)致基孔變大，廂斗樞軸銷在基孔內(nèi)迂回，由于應(yīng)力的變化，會給另外一端的擋塊1 個切應(yīng)力，剪斷擋塊固定螺栓，引發(fā)廂斗樞軸銷脫落，有時會直接掉入煤堆里面，影響煤質(zhì)，給司機操作帶來極大困難，因此對630E 卡車廂斗進(jìn)行加固。

1 樞軸銷連接部位組成

1.1 車架與廂斗

630E 卡車車架是通過鑄造工藝設(shè)計制作而成的，是承載設(shè)備的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，卡車相關(guān)的零部件就坐落于其上，是設(shè)備的核心部件。

廂斗是將多塊合金鋼材質(zhì)的鋼板使用焊接技術(shù)組合在一起，主要由廂斗大梁、廂斗底板、底板拉筋、側(cè)幫、護(hù)板、耐磨板（具有高韌性、極佳的折彎性能和焊接性能的特點）組成，其中廂斗大梁是主要的支撐部件；耐磨板附著于廂斗底板上，可以有效避免貨物對于廂斗的磨損，增強廂斗的剛度，提升使用壽命；廂斗大梁的前部設(shè)置有2 個舉升缸上部銷安裝基孔，廂斗大梁的后部設(shè)置有2 個樞軸銷安裝基孔，用以固定廂斗在運行過程中的位置；護(hù)板的作用是避免廂斗內(nèi)的貨物滑落下來砸壞駕駛室及其甲板，給司機提供一個安全的作業(yè)環(huán)境；底板拉筋的作用是加強廂斗底板的強度；側(cè)幫可以有效避免裝載過程中貨物從側(cè)方滑落。

1.2 廂斗樞軸銷

1）樞軸銷的選型。樞軸銷作為連接不同零部件的核心部件，種類繁多，這就要求在使用過程中依據(jù)具體的工作狀況進(jìn)行選型，銷子的強度一定要符合使用要求。630E 卡車廂斗樞軸銷使用的是圓柱銷，并且在銷子的一端開寬度×高度為20 mm×25 mm的鍵槽，以便于樞軸銷卡塊的安裝，防止銷子在徑向和軸向上的位移，實現(xiàn)樞軸銷的定位效果。

2）樞軸銷的熱處理工藝。630E 卡車廂斗樞軸銷使用的45#鋼材質(zhì)制作而成，45#鋼是中碳結(jié)構(gòu)鋼，冷熱加工性能優(yōu)異、機械性能較好，因此被廣泛采用。為了提升材料綜合力學(xué)性能，樞軸銷選用中碳鋼（含碳量控制在0.30%～0.50%），然后采用調(diào)質(zhì)處理的熱處理工藝，最終得到的組織結(jié)構(gòu)為均勻回火索氏體，強度、硬度、韌性均能夠滿足要求[1]。

2 樞軸銷竄出原因分析

1)車架銅套損壞，造成樞軸銷與車架之間的間隙變大，樞軸銷在車架基孔內(nèi)迂回，產(chǎn)生切應(yīng)力，剪斷樞軸銷鎖片固定螺栓，引發(fā)樞軸銷脫落。造成銅套損壞的原因主要有：①銅套表面金屬剝落：廂斗樞軸銷與銅套（鑲嵌在車架基孔內(nèi)）接觸面上將會產(chǎn)生交替變化的應(yīng)力作用，隨著時間的推移，銅套將會發(fā)生局部脫落，嚴(yán)重影響樞軸銷的旋轉(zhuǎn)精度，同時配合零部件會發(fā)出異音[2]；②銅套燒傷：如果樞軸銷配合件潤滑不良，將會造成銅套燒傷，集中表現(xiàn)為銅套接觸表面顏色變暗；③塑性變形：銅套與樞軸銷接觸面上出現(xiàn)許多散狀分布的凹坑，這種現(xiàn)象的發(fā)生是由于銅套在交變應(yīng)力的作用下產(chǎn)生塑性變形[3]；④由于樞軸銷被卡在銅套內(nèi)或潤滑不良所造成銅套的金屬黏附于樞軸銷；⑤由于座圈內(nèi)落入異物或者潤滑不良所造成銅套滾道嚴(yán)重磨損。

2）廂斗樞軸銷固定鎖片螺栓斷裂或丟失。廂斗樞軸銷在軸向和徑向的定位是通過1 個由2 個螺栓固定的鎖片來實現(xiàn)該功能的，一旦螺栓發(fā)生斷裂或者松動丟失，就會造成鎖片無法定位，最終引發(fā)廂斗樞軸銷發(fā)生竄動故障。

3）樞軸銷與車架基孔潤滑不良。樞軸銷組件在正常運行中，樞軸銷與基孔之間處于分離狀態(tài)，從而可以有效避免部件磨損，而阻止動靜部件之間摩擦的有效方式就是在它們之間形成1 層油膜。如果樞軸銷組件部位出現(xiàn)潤滑不良現(xiàn)象，那么運動部件將會發(fā)生干摩擦，加速了零部件的磨損消耗，降低了配件的使用壽命，無法保證設(shè)備正常運行[4]。

4）廂斗基孔磨損變大。630E 卡車由于常年的連續(xù)運行，連接部件發(fā)生輕微磨損也是在所難免的，如果廂斗基孔磨損變大，那么將會導(dǎo)致樞軸銷在基孔內(nèi)來回晃蕩，給鎖片固定螺栓施加一個切應(yīng)力，造成固定螺栓發(fā)生斷裂，樞軸銷從車架基孔內(nèi)竄動，影響設(shè)備的安全運行。

5）樞軸銷磨損變細(xì)。如果發(fā)生樞軸銷磨損變細(xì)的現(xiàn)象，那么將會使得樞軸銷與基孔之間的配合間隙變大，造成樞軸銷在車架基孔內(nèi)的運行軌跡發(fā)生變化，也會引起樞軸銷發(fā)生竄動現(xiàn)象。

3 整改方案

3.1 鏜 孔

鏜孔具有多方面的功用，除了擴大孔徑、降低表面粗糙度以外，還可以糾正基孔的偏斜程度[5]。將630E卡車廂斗拆卸下來之后，在廂斗底座上鏜1 個φ136 mm 的孔，保證基孔的內(nèi)壁光滑、平整，以利于襯套的安裝；與此同時，完全拆除車架基孔內(nèi)的剩余雜物，然后鏜1 個φ134 mm 的孔，保證銅套能夠順利裝配。

3.2 車架基孔內(nèi)安裝銅套

車架基孔內(nèi)的銅套所起的作用類似于1 個滑動軸承，損壞的形式主要有軸承安裝部位溫度過高；樞軸銷配合件有噪音。

1）軸承溫度過高。在廂斗基孔內(nèi)安裝銅套，起的作用類似于軸承，在整個樞軸銷組件運行過程中，難免會產(chǎn)生摩擦生熱，可通過用手感觸來判斷溫度的高低。造成軸承連接部位溫度過高的原因主要有：潤滑油脂粘度過高；機構(gòu)裝配過緊（間隙不足）；銅套在樞軸銷上轉(zhuǎn)動；負(fù)荷過大；銅套碎裂；樞軸銷磨損嚴(yán)重，圓柱表面過于粗糙。

2）樞軸銷配合件有噪音。一旦樞軸銷組件工作過程中有異響或者噪音過大，則說明基孔銅套損壞。如果銅套與樞軸銷之間存在磨損，將會破壞車架基孔與樞軸銷之間的配合關(guān)系，導(dǎo)致軸線偏離了正確的位置，在運行過程中產(chǎn)生異響。當(dāng)銅套使用時間過長，產(chǎn)生疲勞時，其表面金屬剝落，也會使配合件徑向間隙增大產(chǎn)生異響。

車架基孔內(nèi)的銅套在工作過程中相當(dāng)于1 個軸承，與樞軸銷存在相對運動的狀態(tài)，在潤滑脂的作用下間隙內(nèi)存在1 層薄薄的油膜，可以減少零部件由于摩擦而造成的損壞，延長配件的使用壽命，降低企業(yè)的成本[6]。

樞軸銷配合件功用是多方面的，而且還具有結(jié)構(gòu)靈活、方便維修的優(yōu)點，因此應(yīng)用廣發(fā)。在運動部件中，由于長期摩擦?xí)斐刹考p，這時采用銅軸套組件效果明顯[7]。

630E 卡車原車所帶的銅套由于使用年限較長的緣故，極易造成磨損嚴(yán)重或者直接損壞的現(xiàn)象，因此需要設(shè)計制作4 個（每側(cè)車架安裝2 個銅套）長度為120 mm、內(nèi)徑為φ120 mm、外徑為φ134 mm 的銅套（其與車架基孔為過盈配合），然后使用液氮分別將其從車架基孔的兩側(cè)向內(nèi)安裝到位，2 個銅套不能夠完全對接在一起（中間間隙有油道），從而有效地保證潤滑脂能夠進(jìn)入到連接部位。

3.3 廂斗樞軸孔內(nèi)添加襯套

使用45#鋼設(shè)計制作1 個內(nèi)徑為φ120 mm、外徑為φ136 mm 的鋼質(zhì)襯套（與廂斗底座基孔為過盈配合），然后使用液氮將其安裝到廂斗基孔內(nèi)，最后使用焊接技術(shù)將襯套與廂斗基孔的內(nèi)外2 個接觸面連接在一起，避免襯套脫落。

由于襯套使用起來比較方便，安裝簡單，因此被廣泛使用，對設(shè)備主機架起到良好的保護(hù)作用，避免設(shè)備部件由于維護(hù)不到位而帶來的磨損、振動以及噪聲的產(chǎn)生，同時還可以避免主機架產(chǎn)生銹蝕。

襯套在日常工作中能夠起到多大的作用與其應(yīng)用環(huán)境有著密切的關(guān)系。在軸承的應(yīng)用環(huán)境條件下，安裝一個襯套可以有效避免樞軸銷與車架基孔發(fā)生直接接觸，阻斷磨損產(chǎn)生的條件，從而避免了樞軸銷因磨損變細(xì)或者基孔由于磨損而變大的現(xiàn)象，保證了樞軸銷組件的配合精度。

3.4 焊接樞軸銷軸向限位塊與焊接防擺塊

在廂斗基孔內(nèi)側(cè)焊接2 個螺栓，將定位擋塊固定在摘絲上，既可以避免廂斗樞軸銷向排煙管側(cè)竄動，也可避免襯套向外躥出，防止廂斗樞軸銷脫落。

630E 卡車由于投入使用時間較長，各個連接部位的配合間隙難免會發(fā)生偏差，而樞軸銷鎖片固定螺栓位置受到的應(yīng)力較為復(fù)雜，一旦有切應(yīng)力的存在，將會導(dǎo)致螺栓發(fā)生疲勞斷裂，造成樞軸銷竄動故障。因此，決定在樞軸銷鎖片上端焊接1 個防擺塊，可以有效克服切應(yīng)力作用，避免樞軸銷竄動脫落事故的發(fā)生。

3.5 加強潤滑

630E 卡車廂斗兩側(cè)樞軸銷的潤滑方式是通過自動潤滑系統(tǒng)提供動力潤滑脂，由橡膠軟管輸送到該潤滑點，膠管的布置位置通過兩側(cè)排煙箱（高溫部位），極易發(fā)生油管發(fā)生龜裂，導(dǎo)致潤滑脂從破損處滲漏，潤滑效果達(dá)不到預(yù)期；同時控制潤滑點的注油器油位調(diào)節(jié)螺釘擰的過緊也會造成螺釘卡死注油器內(nèi)部彈簧的工作行程，導(dǎo)致注油器工作失效，引發(fā)指定部位潤滑不良。這時，就要求將廂斗兩側(cè)樞軸銷的潤滑作為日常檢查重點，如有異常，及時更換潤滑油管或者調(diào)解注油器的工作行程，已達(dá)到預(yù)期的潤滑效果[8]。與此同時，卡車每個周期的保養(yǎng)過程中，也要使用專用的移動式氣動林肯泵對重點部位進(jìn)行徹底地注油，避免連接件發(fā)生干摩擦，提高配件的使用壽命。

3.6 正確添加樞軸銷調(diào)整墊

630E 卡車廂斗樞軸銷調(diào)整墊的作用是保證樞軸銷安裝完成后，車架與廂斗底座之間有1 個合適的間隙，進(jìn)而使得卡車舉升限位擋片與限位電磁閥處于正常工作間距范圍，保證設(shè)備的舉升限位有效，避免拔缸事故的發(fā)生；如果樞軸銷調(diào)整墊丟失或者磨損嚴(yán)重，將會造成廂斗在運行過程中，沿著樞軸銷作軸向移動，無形之中給樞軸銷鎖片施加了1 個外加應(yīng)力，加速了樞軸銷的竄動故障發(fā)生；同時，樞軸銷調(diào)整墊還可以有效避免車架與廂斗底座之間發(fā)生直接接觸，減小了2 個標(biāo)準(zhǔn)件的磨損，延長了配件（尤其是樞軸銷銅套）的使用壽命。

3.7 樞軸銷鎖片固定螺栓使用標(biāo)準(zhǔn)扭矩

630E 卡車廂斗樞軸銷是通過安放于樞軸銷鍵槽內(nèi)的鎖片來實現(xiàn)定位的，鎖片通過2 個螺栓固定，其標(biāo)準(zhǔn)扭矩為1 017 N·m，在日常檢修過程中使用扭力扳手將其鎖緊至標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

4 結(jié)語

從630E 卡車廂斗的結(jié)構(gòu)入手，分析了造成樞軸銷外竄的原因，采取了整改措施，保證樞軸銷組件有一個良好的工作條件，有效預(yù)防了該類故障的發(fā)生，從而降低了維修人員的工作強度，節(jié)約了大量的成本，同時也相應(yīng)地提高了設(shè)備的出動率，有效地遏制了事故隱患，減少了維修人員的工作量，為設(shè)備的安全平穩(wěn)運行打下了堅實的基礎(chǔ)。