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推土机履带松驰不仅会加重其在行走中的振跳,造成履带在卷绕过程中发生脱落,严重时还会导致履带使用寿命严重下降。为保证履带具有足够的涨紧度,通常采用张紧装置对其进行张紧。本文对某型推土机液压式履带张紧机构原理进行了分析,并对该机张紧缸爆裂的原因进行了探究。

1.故障现象

1台工作了800h的某型推土机在作业时,出现右侧履带无法张紧现象。该机在非高海拔地区作业,工况为煤炭堆积作业,工作环境温度为-1~-20℃。

经现场检查发现,该机右侧张紧缸缸筒开裂,裂纹从靠近润滑脂加注口一侧开始,并沿筒壁纵向呈“一”字型排列,如图1所示。同时发现缸筒内部润滑脂从裂缝处泄漏,并堆积在弹簧箱内壁处。

将张紧缸拆下,取出活塞,发现活塞上出现纵向沟状残口,残口位置与爆裂产生的缝隙位置相对应,如图2所示。将张紧缸爆裂缝隙处润滑脂及油污清理后,发现有一片黄色橡胶状的活塞油封残片卡在其中。

2.液压式张紧装置原理

目前,大、中型推土机普遍采用液压调整式履带张紧装置。这种式张紧装置主要由张紧杆1 、注油嘴2、张紧缸3、活塞油封4、活塞5、缓冲弹簧6、导向座7等组成,如图3所示。

这种张紧装置的张紧方法如下:用黄油枪往注油嘴中加注润滑脂,张紧缸3缸筒在其内部润滑脂的推力作用下往左移动,通过连接导轮的张紧杆带动导轮的叉形臂左移,最终完成履带的张紧。反之,当需要调松履带时,将注油嘴处的放油螺栓调松,将润滑脂放出,即可将履带调松。

推土机在岩石地带作业时,可将张紧装置调得稍紧些;推土机在粘土地带作业时,可将张紧装置调得稍松些。除了张紧功能外,该装置还可以吸收推土机在前进中突然遇阻所产生的冲击力。若推土机遇到瞬时冲击时弹簧还未来得及形变,则可导致张紧缸缸筒内的油压瞬间升高。

3.分析故障原因

分析认为,造成该机张紧缸爆裂的原因有3点:一是张紧缸材质不合格;二是张紧缸热处理不达标;三是张紧缸承受的油压过高;四是张紧缸内进入异物,导致缸筒与活塞异常磨损。

(1)检测张紧缸材质

将故障张紧缸缸筒剖开后,按照GB/T4336-2002标准,采用ARL3460光谱仪对其材质进行了化学成分检验。检验结果如表1所示。

对比检测结果和国标发现,缸筒采用45号钢,其各项化学成分含量均符合国标规定,由此可以排除故障是材质不合格所致。

(2)检测张紧缸的热处理状况

检测张紧缸的热处理状况,其金相检测结果如表2所示。从检测结果可以看出,故障张紧缸的金相组织符合相关国标,可以排除其故障是热处理不达标造成的。

(3)检测张紧缸承受油压

张紧缸缸筒内部油压超过筒壁耐压极限,也会导致该故障发生。而张紧缸内部油压则与缓冲弹簧的变形量直接相关。经查,该张紧缸缓冲弹簧的参数如下:弹簧刚度为773.7 N/mm,弹簧直径为45m m,弹簧的自由高度为770m m,安装高度为619m m。张紧缸的内径为70mm,壁厚为12.5mm。

经计算得知,弹簧在安装高度为619mm时,缸筒所受到的安装负荷F1约为114.5kN。据此计算缸筒承受油压29.8MPa。

同理计算缓冲油缸在安装高度为560mm时,缸筒所受到的安装负荷F2约为160kN,缸筒内压力可达40MPa。

分析认为,即使液压缸内部油压达到40MPa,也不足以将壁厚达12.5mm的张紧缸撑破。至此,可以排除张紧缸油压过高导致其爆裂的可能。

(4)判定张紧缸内进入异物

联想到图2所示张紧缸活塞的残口,认为张紧缸活塞在工作过程中,肯定与缸筒内壁发生了严重摩擦,且在摩擦过程中混入了沙粒等硬屑。

张紧缸缸筒内壁未作镀铬处理,硬度较低,较易磨损。随着工作时间的累积,此研磨效应逐渐将内壁磨薄。加上履带在行走过程中突然遇到阻力,使张紧缸内的压力瞬时升高,产生爆破效应,张紧缸缸筒便在薄壁处出现鼓胀开裂。

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