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裝載機轉斗油缸活塞桿反復彎曲故障分析
 

  1故障概述

  某一ZL40裝載機兩轉斗油缸活塞桿緊靠頭部均嚴重彎曲并引起油缸漏油。據該車操作人員反映,活塞桿彎曲時并沒引起注意,只是由于油缸嚴重漏油時才發現兩活塞桿已彎曲。后經現場機務管理人員分析,故障的原因可能是駕駛操作人員技能不熟練,盲目超負荷作業所致。故該車進廠修理時,僅對兩彎曲活塞桿制定了冷壓校正修理方案。但裝車使用僅幾個臺班,兩油缸又出現嚴重漏油,兩轉斗油缸活塞桿又在原彎曲位置發生彎曲變形。之后,使用單位購置了原來兩套新轉斗油缸總成,裝車使用幾個臺班后兩轉斗油缸活塞桿再次在相同位置發生彎曲變形。

  2故障分析

  該裝載機工作裝置采用反轉連桿機構,動臂為單板結構,兩搖臂鉸接支撐點位于動臂中部橫梁上(如圖1所示)。通常造成液壓缸活塞桿彎曲,一般應為液壓缸受軸向壓力過大而失穩彎曲,即彎曲現象發生在轉斗油缸活塞桿受最大彎曲力矩工況時。但對照已彎曲活塞桿彎曲部位及裝載機作業工況受力分析,顯然不屬于液壓缸因受軸向壓力過大而彎曲。因為該活塞桿彎曲部位在緊靠活塞桿頭部,也就是說在活塞桿接近完全收縮、最小行程時彎曲的,而此時裝載機實際作業工況正處于鏟斗前傾卸料位置,并非處于工作裝置受力最大的典型工況。

  通過對活塞桿彎曲部位分析以及對該裝載機實際作業工況進行全面觀察,發現在動臂最大舉升高度,產斗在轉斗油缸作用下前傾撞擊動臂抖落物料時,轉斗油缸與動臂橫梁發生碰撞。進一步檢查驗證,發現兩個轉斗油缸缸蓋法蘭下側均有碰撞痕跡,兩轉斗油缸安裝部位下方的動臂橫梁相應處也發現有碰撞痕跡。顯然,兩轉斗油缸活塞桿彎曲現象發生的直接原因為轉斗油缸與動臂橫梁發生干涉所致。

  在裝載機工作裝置結構設計中,除了必須滿足使用性能、技術經濟指標、勞動條件等要求外,還必須保證作業時構件間無運動干涉。而該故障是在運行工作幾年后發生的,新車時并未發現有該故障現象,由此推斷,該故障是在經過長期使用后工作裝置部分某些機件結構運動參數發生變化所致。經檢查工作裝置部分:動臂、連桿、搖臂、鏟斗及其鉸接支點無變形、開焊、裂紋、移位、松曠、咬死等現象;再檢查動臂提升、鏟斗翻轉等技術參數指標,發現轉斗前傾角遠大于設計值45°。

  為使裝載機工作時操縱方便,要求在工作裝置結構設計中對鏟斗轉角進行限位。鏟斗轉角限位裝置通常采用簡單的擋塊結構,把擋塊分別直接焊在鏟斗后臂及動臂上(如圖2所示)。鏟斗前傾角的限位原理是在最大卸載高度,鏟斗前傾角度達到45°時,鏟斗與動臂上的限位擋塊相碰,鏟斗停止前傾。鏟斗前傾角限位擋塊另一作用是有利于鏟斗中物料傾倒干凈。當裝粘性物料時利用鏟斗與動臂的碰撞,使物料抖落干凈,F發現因鏟斗前傾角過大,在實際作業前傾卸料時,利用鏟斗與動臂的碰撞抖落物料時限位擋塊被撞掉,失去限位作用。操作者在一定高度卸載時,為使物料抖落干凈,會操縱鏟斗翻轉閥使鏟斗前傾,并企圖與動臂限位裝置發生碰撞以抖落物料,但此時限位塊已被撞掉,限位裝置不再起作用,鏟斗在達到最大前傾角設計值后,將會繼續翻轉,導致實際前傾角增大。根據該裝載機工作裝置結構形式分析可知,隨著鏟斗前傾翻轉的角度增大,轉斗液壓缸進一步收縮,與此同時,轉斗液壓缸將會繼續前傾,直至與動臂橫梁碰撞發生干涉。轉斗油缸受到來自橫梁干涉點的這一側向推力致使液壓缸活應用技術塞桿在其靠近頭部發生彎曲。

  3結論及建議

  顯然該故障在多次彎曲修理時,因為未找到故障的根本原因,所以只是治表不治本,結果使活塞桿多次彎曲。該故障表現在轉斗油缸活塞桿上,而根本原因卻在鏟斗的前傾角限位裝置上,但在裝載機的使用維修中往往忽視對限位裝置的檢修。該裝載機經加裝限位塊,使鏟斗前傾角恢復到正常后,再次冷壓校正活塞桿,裝機使用至今3年未再發生異,F象。

  考慮到施工單位機械設備使用管理情況比較復雜,為徹底避免類似故障發生的可能性,在工作裝置結構設計中應充分考慮到轉斗限位塊這一易損部位在作業中發生變形、被撞等情況對工作裝置機械運動的影響,從結構設計、元件選型等方面給予保證。

 
 
 
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