履帶式起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)故障分析及修復(fù)

劉鵬飛

摘要：經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會(huì)在不斷的進(jìn)步，履帶式起重機(jī)是工程機(jī)械領(lǐng)域最常見(jiàn)的起重機(jī)，而行走機(jī)構(gòu)則是履帶式起重機(jī)的重要組成部分，其零部件的磨損及跑偏是其主要故障形式。對(duì)行走機(jī)構(gòu)的故障原因進(jìn)行了分析，并提出修復(fù)和日常維護(hù)保養(yǎng)的方法。

關(guān)鍵詞：履帶起重機(jī);行走機(jī)構(gòu);故障分析;走行不同步

引言

履帶式起重機(jī)是一種依靠履帶裝置行走的移動(dòng)式起重機(jī)械，依靠其獨(dú)特的行走機(jī)構(gòu)，使起重機(jī)具有帶載行駛、接地比壓小、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小等特點(diǎn)，行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，直接影響著履帶起重機(jī)整車的性能。在平常的使用中常常出現(xiàn)走行跑偏的現(xiàn)象，使操作起重機(jī)的工作效率大打折扣。為了解決這一問(wèn)題，本文針對(duì)一個(gè)故障排查的實(shí)例來(lái)對(duì)整機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行探討研究，加以AMESim為平臺(tái)進(jìn)行仿真分析，并提出一些日常使用中的建議。

1工作原理

該起重機(jī)行走液壓系統(tǒng)采用雙泵、雙馬達(dá)結(jié)構(gòu)，即左、右行走機(jī)構(gòu)各有1個(gè)變量泵、1組控制主閥和I個(gè)變量馬達(dá)，各自獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。以右側(cè)為例：右控制主閥為力士樂(lè)MO-5205-00/4M0型電液控制閥。該閥為四聯(lián)閥，分別控制右側(cè)履帶的行走、主變幅機(jī)構(gòu)、主鉤和副鉤。壓力油通過(guò)右控制主閥的右行走閥片后進(jìn)入中心回轉(zhuǎn)接頭，再通過(guò)膠管及快換接頭連接到右側(cè)行走變量馬達(dá)，將動(dòng)力傳遞到右側(cè)行走馬達(dá)。左側(cè)與右側(cè)相同。

2故障原因分析

2.1磨損原因

行走機(jī)構(gòu)的機(jī)械部件承擔(dān)自重、作業(yè)載荷及運(yùn)行中的沖擊載荷，還要受到砂石、泥水的污染侵蝕，工作條件惡劣，易被磨損。從行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，引導(dǎo)輪、支重輪和驅(qū)動(dòng)輪三者的軸線必須和支重輪架的對(duì)稱中心線重合，該中心線與起重機(jī)的半軸軸線垂直，才能保證履帶吊直線行走，但驅(qū)動(dòng)輪、托輪、引導(dǎo)輪及支重輪的輪齒磨損，軸承軸套、軸磨損及變形，使驅(qū)動(dòng)輪、引導(dǎo)輪、支重輪與軌鏈發(fā)生啃削，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生履帶跑偏、脫軌，進(jìn)一步加劇這些零部件的磨損，造成惡性循環(huán)。1）土壤、砂石等不利外部環(huán)境對(duì)磨損的影響。土壤和砂石對(duì)行走機(jī)構(gòu)的影響主要體現(xiàn)在土壤的酸堿度和砂石的硬度、形狀上，酸性土壤、帶有銳角的碎石、硬度大的砂石等對(duì)零部件的腐蝕和磨損較為嚴(yán)重。2）零部件之間壓力及潤(rùn)滑的影響。在相同材質(zhì)下，磨損量與作用在零部件上的壓力成正比，單位壓力越大，磨損量也越大。因此應(yīng)盡量避免過(guò)大的單位壓力。缺少潤(rùn)滑使零件直接接觸，加劇磨損的產(chǎn)生。3）行走速度的影響。行走速度的提高導(dǎo)致砂石對(duì)行走裝置的沖擊增大，同時(shí)零部件的加速運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生相互之間的加速作用力，部件間承受的壓力進(jìn)一步提高，使磨損加劇。

2.2液壓履帶式起重機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

隨著現(xiàn)代社會(huì)不斷發(fā)展，建設(shè)施工機(jī)械化、自動(dòng)化程度不斷提高，起重機(jī)作為主要起重機(jī)械，在電力、橋梁、市政、化工等領(lǐng)域建設(shè)工作中，均有廣泛應(yīng)用。根據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前使用的液壓履帶式起重機(jī)，無(wú)論是國(guó)產(chǎn)設(shè)備還是進(jìn)口設(shè)備，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，均會(huì)出現(xiàn)左右行走不同步這一故障，平均故障率在90%以上，嚴(yán)重影響了液壓履帶式起重機(jī)的正常使用。

2.3左右行走不同步外在表現(xiàn)分析

如液壓履帶式起重機(jī)存在左右行走不同步故障，當(dāng)其左右兩側(cè)履帶同時(shí)行走時(shí)，會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)彎等問(wèn)題，也就是說(shuō)有一側(cè)履帶行走無(wú)力，經(jīng)綜合觀察分析可以得出，左右行走不同步主要有以下幾種表現(xiàn)：（1）起重機(jī)單方向行走無(wú)力。（2）起重機(jī)前、后方向行走，均無(wú)力。（3）起重機(jī)向某一方向轉(zhuǎn)車表現(xiàn)正常，但在直行過(guò)程中則出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪不轉(zhuǎn)或無(wú)力問(wèn)題。

3故障的修復(fù)

3.1磨損的修復(fù)

修復(fù)的方式根據(jù)磨損的嚴(yán)重程度選擇更換或者技術(shù)性修復(fù)。對(duì)于磨損嚴(yán)重修復(fù)困難時(shí)間要求緊的通常選擇更換。技術(shù)性修復(fù)要針對(duì)磨損零件的磨損部位及材質(zhì)制定不同的修復(fù)方案。如支重輪的凸緣磨損可以采用16Mn鋼環(huán)繞焊接在支重輪的凸緣上進(jìn)行修復(fù);支重輪內(nèi)孔直徑及軸的外徑尺寸可以通過(guò)加工銅套進(jìn)行修復(fù);驅(qū)動(dòng)輪和引導(dǎo)輪的齒磨損通過(guò)手工堆焊增大齒高的方式修復(fù);軌鏈的磨損和斷裂采用焊接的方式修復(fù)。

3.2測(cè)壓法

測(cè)壓法是液壓系統(tǒng)常用的設(shè)備故障分析方法，直接通過(guò)讀出管路某處的壓力值，通過(guò)分析壓力值大小、波動(dòng)、升降壓速率等方面可較為準(zhǔn)確地找到設(shè)備故障的位置及原因，從而為針對(duì)性地進(jìn)行調(diào)整、修改，恢復(fù)設(shè)備正常的工作狀態(tài)提供數(shù)據(jù)的依據(jù)。

3.3仿真分析

為了深入研究變量泵的動(dòng)態(tài)特性，用AMESim軟件的液壓元件設(shè)計(jì)庫(kù)（HCD）搭建LS閥、壓力切斷閥及變量油缸模型，并根據(jù)相關(guān)規(guī)則進(jìn)行聯(lián)接，得到負(fù)載反饋系統(tǒng)AMESim模型。假設(shè)泵的出口壓力小于壓力切斷閥的設(shè)定壓力，對(duì)所建立的模型進(jìn)行仿真分析，就可以得到負(fù)載敏感閥的壓力與流量動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性曲線，從一般的仿真結(jié)果可以明顯的觀察到在變量泵的出口壓力小于壓力切斷閥的設(shè)定壓力值時(shí)，變量泵的排量與負(fù)載敏感閥的閥芯位移或通流面積按一定比例關(guān)系變化，并且能夠根據(jù)負(fù)載壓力的反饋?zhàn)饔脤?shí)現(xiàn)自適應(yīng)變化，從而實(shí)現(xiàn)小開(kāi)度小排量大開(kāi)度大排量的結(jié)果，不僅對(duì)保持兩側(cè)的馬達(dá)同步性有利而且還可以提高功率利用效率。

3.4檢查右側(cè)行走馬達(dá)

將中心回轉(zhuǎn)接頭處左、右行走機(jī)構(gòu)用快換接頭互換連接，分別操縱左、右行走控制手柄，發(fā)現(xiàn)右側(cè)行走馬達(dá)前進(jìn)、后退動(dòng)作正常，左行走機(jī)構(gòu)出現(xiàn)不能行走故障，由此說(shuō)明右行走機(jī)構(gòu)液壓元件沒(méi)有問(wèn)題，而故障可能存在于右側(cè)控制主閥的右行走閥片或中心回轉(zhuǎn)接頭處。拆開(kāi)右行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)至中心回轉(zhuǎn)接頭油路的快換接頭，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)有7段長(zhǎng)度約15mm的O形密封圈殘片，且初步判斷該O形密封圈來(lái)自于中心回轉(zhuǎn)接頭或控制主閥，但是這部分管路裝于與中心回轉(zhuǎn)接頭連接的回轉(zhuǎn)平臺(tái)與下車車架之間，管路非常密集且空間較小，拆裝較為困難，于是先拆檢右側(cè)控制主閥。在拆檢右側(cè)控制主閥后，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)存在密封圈殘片渣滓。原因找到，由于破損的密封圈造成了油液的污染導(dǎo)致主閥閥芯卡滯，從而使出現(xiàn)左側(cè)不能走行、發(fā)生偏轉(zhuǎn)的狀況。

3.5日常維護(hù)

1） 做好液壓系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)。按規(guī)定選用合適的液壓油，定期對(duì)液壓油取樣化驗(yàn)，更換液壓系統(tǒng)各處的過(guò)濾器濾芯。當(dāng)發(fā)現(xiàn)拆下的濾芯中有一些不正常的渣滓的時(shí)候，需要提高警惕，可能是系統(tǒng)某部位出現(xiàn)了破損。液壓系統(tǒng)的故障大部分都是直接或間接由油液污染引起其的。2）合理調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的工作壓力和工作速度，定期對(duì)主要元件進(jìn)行性能測(cè)定。3）若在運(yùn)行過(guò)程中部分托輪和支重輪在有卡滯甚至無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下繼續(xù)行走，則可能導(dǎo)致滾輪、軌鏈節(jié)磨偏和磨損。因此必須立即修理無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)的滾輪，避免磨損加劇、故障擴(kuò)大。4）定期對(duì)行走機(jī)構(gòu)各部位的聯(lián)接螺栓和螺母進(jìn)行檢查并緊固。設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作必然造成行走機(jī)構(gòu)各聯(lián)接部位的安裝螺栓松動(dòng)，如支重輪、驅(qū)動(dòng)輪及托輪安裝螺栓﹑履帶板安裝螺栓﹑行走配管螺栓等因震動(dòng)而松動(dòng)，直至產(chǎn)生間隙，導(dǎo)致履帶板的裂紋，加大履帶與軌鏈節(jié)間的螺栓孔，導(dǎo)致無(wú)法緊固而必須更換履帶和軌鏈節(jié)的嚴(yán)重后果。

結(jié)語(yǔ)

履帶式起重機(jī)行走機(jī)構(gòu)采用雙泵雙閥單獨(dú)控制，在平常的使用中若某一邊的泵加速磨損或閥的閥芯卡滯就會(huì)立即出現(xiàn)跑偏的現(xiàn)象，使操作起重機(jī)的工作效率大打折扣。針對(duì)這一故障現(xiàn)象，本文在傳統(tǒng)解決方案的基礎(chǔ)上，著眼于快速排查及修復(fù)方案確立，給出了簡(jiǎn)單實(shí)用的修復(fù)方法，提出履帶式起重機(jī)日常使用中需要引起注意的幾個(gè)方面：避免進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間兩邊負(fù)載嚴(yán)重不均的工況、更換濾芯保持良好的油液清潔度防止閥芯卡滯及泵磨損、已經(jīng)出現(xiàn)不同步的情況時(shí)利用精確的手柄操控幅度來(lái)削減不同步的狀況。所采用的方法簡(jiǎn)單有效、并且容易現(xiàn)實(shí)，基本上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，給履帶起重機(jī)的研究設(shè)計(jì)工作提供一定的借鑒價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]郝鵬，何清華，張大慶.負(fù)載敏感系統(tǒng)測(cè)試及特性分析[J].中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2006，（3）：317-320.

[2]游明琳，吳永闖.液壓系統(tǒng)功率匹配與節(jié)能技術(shù)的研究[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2010，6（3）：167-168.