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挖掘机螺栓松动原因分析及预防措施
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更新日期: 2022-12-16  有效期至:长期有效
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详细信息

挖掘机工况恶劣,作业时振动很大,其工作装置、销轴、挡板、支重轮、车身附件等处的螺栓容易松动。因此,各主机厂的使用说明书中明确要求,每隔一定周期应检查、紧固某些关键部位螺栓。但这种方法无法杜绝螺栓松动,且很多关键部位螺栓在检查紧固周期之前就已松动,存在较大安全隐患。引起螺栓松动的原因是多方面的,需要从各个方面同时加以控制。本文结合挖掘机螺栓松动的典型案例,从刚度、振动、螺纹防松结构、预紧力、材料等方面探讨螺栓松动原因,并提出预防措施。

1、刚度
本文所说的刚度,包括螺栓(紧固件)刚度和机架(被紧固件)刚度2个方面。
(1)螺栓刚度
螺栓在承受轴向变载荷时,在紧固力不变的条件下,应力变化幅越小,螺栓发生疲劳断裂的可能性越小,连接的可靠性越高。当工作拉力不变时,通过减小螺栓刚度,可减小应力变化幅;
当被连接件刚度、螺栓刚度均不变时,通过增大预紧力来增大工作拉力,也可减小应力变化幅。
适度增加螺栓长度,可减小螺栓刚度。如在回转支承、配重、履带护板、驾驶室防护网等处,可使用长螺栓,以减小螺栓刚度。
(2)机架刚度
通过取消垫片、使用刚度较大的垫片等方法可提高机架(被紧固件)刚度。如行走先导阀采用过渡块与行走踏板组件连接,过渡块可直接用螺栓拧紧。
机架刚度越小,振动从激振源(发动机)往周围传播的过程中,振动越容易被放大,所产生的应力幅越大。相反,机架刚度越大,整机稳定性则越好,相同条件下应力变化幅也越小。
某小型挖掘机整机由5、5t级升到7t级时,其发动机、驾驶室及机架都沿用了5、5t级的,其隔振效果变差,整机振动加大,螺栓松动现象加重。通过单方面调整减振器,效果不明显。后通过将机架加强,问题得到解决。
2、振动
挖掘机螺栓一般采用普通螺纹,其螺纹升角小于螺纹副的当量摩擦角,以满足螺纹副自锁条件。螺栓拧紧后,螺栓头部和螺母支撑面的摩擦力也有防松作用。但是当螺栓安装在振动、冲击等变载荷的机件上,螺纹副间的摩擦力可能减小或瞬间消失。振动、冲击多次往复作用以后,就会造成螺栓松动。挖掘机振动部分包括发动机产生的振动和挖掘机作业产生的振动。
(1)发动机产生的振动
从发动机传递到整机的振动,与发动机悬挂系统的布置、减振器的类型有关。如某47t级挖掘机配置了康明斯QSM11型发动机。原设计发动机采用3点支撑,即风扇端设置1处支撑,飞轮端设置2处支撑。在2000h挖掘试验中,该机螺栓松动严重。通过调整减振器的轴向刚度后,改善了轴向加速度和振幅,但是出现横向冲击摆动,造成风扇护罩多次被打掉。
为此,将发动机3点支撑改为4点支撑,即将风扇端设置了1块转接板,其中间与发动机自带支架连接,两端再通过减振器与机架连接。改进后进行了测试,从测试数据来看,4点支撑与3点支撑相比,风扇端的隔振率提高了近1倍,飞轮端的隔振率也有小幅提高。
发动机减振器橡胶硬度、机架板厚、拧紧力矩也会影响隔振率。一般可通过降低减振器的轴向刚度来降低自振频率,以得到更好的隔振效果。但过多降低减振器轴向刚度,发动机受冲击时,减振器与机架板之间会产生间隙,减振器会因摩擦而损坏;同时也会影响减振器的径向刚度,引起发动机摆动。
(2)作业产生的振动
挖掘机作业产生的振动与液压系统匹配、整机稳定性有关,也受司机操作习惯的影响。液压系统的影响主要分为2个方面:液压系统启闭时的瞬间振动,以及协调性不佳给整机造成的冲击振动。
液压系统启闭时瞬间振动液压系统启闭瞬间可给整机造成振动。减轻该振动,可从高压油路和先导油路2个方面进行控制。在动臂和斗杆高压油路增设单向节流阀,以在斗杆内收和动臂下降的回油路上节流。通过增加回油背压,提高泵的负载,降低泵的排量,达到降速的目的。此种方式,主要用在挖掘机加长臂等特殊工作装置上。
在先导油路增设缓冲阀,可减轻司机进行紧急停止时给挖掘机造成的振动,而在正常操纵时不起缓冲作用。因此,增设缓冲阀可提高司机操作的舒适性,且不会降低工作效率。若兼顾成本,可考虑使用隔板式先导单向节流阀。但是,此种节流阀受液压油黏度影响较大,冬季液压油黏度大时,使用效果较差。
液压系统的冲击振动若挖掘机液压系统的协调性不好,会给挖掘机带来冲击振动。改进挖掘机协调性,主要从主阀芯规格、优先阀节流孔的通径与数量、电磁阀等方面考虑。
挖掘机液压系统产生的冲击振动,还与整机结构的稳定性有关。需要校核挖掘机配重的质量、重心位置等。此外,工作装置销轴和挡板螺栓、工作装置液压系统管夹螺栓、支重轮螺栓、回转支承螺栓松动等问题均与液压系统的冲击振动有关。
3、螺栓防松方法
螺栓连接常用的防松方法有:摩擦防松、机械防松、科锐特螺栓防松方法。一般而言,摩擦防松简单、方便,但不够可靠。重要部位的螺纹连接,尤其是挖掘机内部不易检查的螺纹连接,应采用科锐特螺栓防松方法。科锐特螺栓防松方法——利用原材料的反作用力,使螺栓和螺母在锁紧过程中通过挤压达到对震动及冲击的相对阻力,可拆装反复使用,使螺栓有防松和防漏的效果。提高提高生产效率,减低生产成本,使用范围广泛,任何形状的螺丝皆可处理;质量轻,不生锈;可反复拆卸使用;;螺栓防松性能稳定。



完整介绍:http://sell.qieta.com/show-87088664.html

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