2023-03-17
林義 何[He]芳 張錫傑 談[Tan]健
引言
TY165A液力[Li]變矩器是TY165液力變矩器的改(Gai)型産品。根(Gen)據使[Shi]用中[Zhong]出現的軸承故障情況,通過調查、分(Fen)析和研究,對原TY165液[Ye]力變矩器内部結構中的軸[Zhou]承進行了兩次重要的改進工作。
1 7209軸(Zhou)承的改進
TY165A液力變矩器上[Shang]的7209AC/DF軸[Zhou]承是以面對面[Mian]配置成對安裝[Zhuang]的角接觸球軸(Zhou)承。軸承的内[Nei]環[Huan]安裝在輸出軸上,外環安裝在罩輪上,如[Ru]圖1所示。這對軸[Zhou]承的[De]一個重要作用[Yong]是軸向定(Ding)位,保[Bao]證液[Ye]力變矩器的泵輪、渦輪和導輪之間的軸向安裝間隙(Xi),使[Shi]液力[Li]變矩器在[Zai]工作時三[San]輪不(Bu)發生碰撞和摩擦[Ca]。在裝機使用100多台中,出現幾例7209AC/DF軸承損(Sun)壞情(Qing)況。
1.1軸承的[De]損壞情況[Kuang]
根據對幾例軸[Zhou]承損壞情(Qing)況的檢查[Cha]發現[Xian],在這對面對面[Mian]安裝的軸承中,右邊[Bian]軸[Zhou]承損壞嚴重,軸承内、外環滾道軸肩[Jian]被[Bei]擠壓拓平位置[Zhi]如圖1所(Suo)示,軸承内(Nei)環(Huan)滾道(Dao)左軸[Zhou]肩被擠壓拓平(Ping),軸承外環滾道右軸肩被[Bei]擠壓拓平;尼龍保持架扭[Niu]曲斷裂;鋼[Gang]球[Qiu]表面磨損變形(Xing)。而左邊軸(Zhou)承基本[Ben]無損壞。
1.2損壞原因(Yin)分析
推土機(Ji)的工作狀(Zhuang)況是推土-倒退(Tui)-行走-推土[Tu],所以(Yi)軸承受到(Dao)的軸(Zhou)向載荷也是頻繁變(Bian)動的,軸承的[De]内、外環(Huan)分别[Bie]随輸出軸和罩輪旋轉,内、外(Wai)環的相對[Dui]轉速在[Zai]很大範圍之間也(Ye)頻繁變動。特(Te)别在推土遇到大石[Shi]塊或樹根時,載荷突然升高,罩輪随發動(Dong)機轉速不變,輸[Shu]出軸轉速迅速下降、扭矩[Ju]迅速增大,軸承内、外環的相對轉速(Su)也就突然提高[Gao],并同時受到很大的軸向沖擊(Ji)載荷。
從右邊軸承内、外環滾道(Dao)軸肩被擠壓拓(Tuo)平的位置看,罩輪上對軸(Zhou)承的軸向(Xiang)沖擊載荷[He]力的[De]方向[Xiang]是向左的;從右邊軸[Zhou]承内、外環滾道[Dao]軸肩[Jian]被擠壓拓平的程度看,右邊軸承頻繁受(Shou)到的向左的軸(Zhou)向沖[Chong]擊載荷是很大的,造成滾道受沖擊的一(Yi)邊軸[Zhou]肩累積塑性變形而損壞,從而導緻尼龍[Long]保持架扭曲斷裂;鋼球表面磨損變形。
左邊軸[Zhou]承(Cheng)基本無損壞[Huai]說明成對安裝軸承的[De]預緊載荷量不合适。
綜(Zong)上所[Suo]述,右邊[Bian]軸承頻繁受到向(Xiang)左的軸向超載荷沖[Chong]擊是其損壞的主要原因(Yin)。
1.3改進措施
為提高(Gao)這對軸承在較為惡劣工[Gong]作條件下的可靠[Kao]性,參考TY320液力變矩器中7215軸承提高可靠性的措(Cuo)施,我們在軸承(Cheng)的配置方式、内部結構[Gou]和安裝[Zhuang]方法[Fa]幾方面提[Ti]出專門的改進[Jin]措施。
原7209AC軸承DF組配方式是面對面的配[Pei]置結構[Gou],如圖2a所示[Shi]。參考TY系列較大馬力[Li]的TY220、TY320液力變矩[Ju]器中,相同結構處[Chu]的7214BM/DB、7215BM/DB軸承DB組配方式的背對背配[Pei]置(Zhi)結構,現選用[Yong]的7209B/DB軸承,其組配方式改為背(Bei)對背的配置結構[Gou],如圖2b所示。從圖[Tu]2對比中可看出,圖2a中,因為軸承的25°壓力[Li]線構成的壓力錐尖朝裡,兩(Liang)錐尖點的(De)距(Ju)離H小于支承[Cheng]軸承間的距離,所以整個軸承支承系統的剛性較[Jiao]小。而(Er)圖2b中,因(Yin)為軸承(Cheng)的40°壓(Ya)力線構成的(De)壓(Ya)力錐(Zhui)尖朝外,兩[Liang]錐尖點的距離(Li)H大(Da)于支承軸承(Cheng)間的距離,所以整個(Ge)軸[Zhou]承支承系統的剛[Gang]性較(Jiao)大,能承受較大的傾覆力矩,特(Te)别(Bie)是軸承間距較小時,這種優[You]越性更為[Wei]突出(Chu)。
1.3.1軸承内部結構[Gou]的改進
對[Dui]7209軸承内[Nei]部結構進(Jin)行(Hang)了以下幾點的[De]改進:①原AC型25°接觸角改(Gai)選(Xuan)為B型40°接(Jie)觸角(Jiao)的7209B軸(Zhou)承;②選擇[Ze]滾道兩邊軸[Zhou]肩是直徑不(Bu)相[Xiang]同的内環;③選用耐高溫黃銅實[Shi]體保持架的7209BM/DB軸承[Cheng],保持架為鋼(Gang)球引導的錐台式保持架(Jia);④根據(Ju)載荷情況[Kuang]和使[Shi]用要求選取Z合[He]适的(De)輕預緊變形量,在軸承代号上加後置代号A。[1]
1.3.2軸承安裝方法的(De)改進
按壓(Ya)入法設計專用(Yong)工裝來安裝[Zhuang]這對軸承;編制合理的安裝工藝保證安裝質量。[1]
改選的軸承代(Dai)号為7209BM/DBA。在7209軸承改進後,TY165A液力變矩(Ju)器的質量比[Bi]較(Jiao)穩定。
2 6311C4軸承的改(Gai)進
2007年5月下旬在甯夏銀川地區接連出現(Xian)5起165A液力變矩(Ju)器中6311C4軸承的損壞事故(Gu)。在此之前我們(Men)提供的165A液(Ye)力變(Bian)矩器都未發生類[Lei]似質量事故,除甯[Ning]夏銀川地區(Qu)外其他地區[Qu]也未出現類似事件。我們供應[Ying]給多家推土機廠的TY165系列液力[Li]變(Bian)矩器所用的(De)6311C4軸承也未産[Chan]生類似事件。
2.1施工現場和[He]軸(Zhou)承的損壞情況
施工(Gong)現場是在銀川(Chuan)小西湖中的長橋下,橋兩[Liang]邊用泥土堆[Dui]起攔水[Shui]堤壩,TY165A推土機就[Jiu]在(Zai)小西湖長橋(Qiao)橋洞裡将爛泥推到橋洞邊,再(Zai)由挖掘[Jue]機将爛泥裝(Zhuang)上卡車運走。雖然有兩邊[Bian]泥土堆起的攔(Lan)水堤壩,但橋洞裡還是滿地(Di)稀泥,TY165A推[Tui]土機配備的是濕地作業(Ye)的履帶,這種履帶比[Bi]幹地作業的履帶[Dai]寬,履帶(Dai)闆呈三角形,它(Ta)能使推土機在濕地作業中履[Lü]帶覆蓋面積大,履帶闆[Pan]抓地深(Shen),在爛(Lan)泥中不打滑,推土有力。
在[Zai]濕地上作(Zuo)業對推土機的要[Yao]求是機身分量要(Yao)重,驅[Qu]動馬力要大(Da)。通過調查得(De)知,TY165A推(Tui)土機選用(Yong)的發動機的額定功率[Lü]比TY165推土機選用的發動機的額定功率(Lü)提高了7.4%。TY165A推土機(Ji)的機身分量也比TY165推(Tui)土機(Ji)的機身分量[Liang]重了1.5t。TY165A推土機是可在濕(Shi)地上作業的推土機。
軸承[Cheng]的損壞情況是軸承内、外環滾道對角軸肩被沖擊擠壓拓平,其[Qi]被[Bei]沖擊擠壓[Ya]拓平的位置與第[Di]1章圖1中右邊7209軸承内、外環滾道對(Dui)角軸肩被沖擊[Ji]擠壓拓平(Ping)的位置相同。鋼闆沖壓保持架變形斷裂,滾珠表面(Mian)磨損、破碎。
2.2軸[Zhou]承(Cheng)的支[Zhi]承結構和損壞原因分析[Xi]
TY165A液力變矩器的[De]殼[Ke]體與飛輪箱[Xiang]安裝固定,導向盤和罩輪外齒(Chi)圈分别(Bie)插入飛[Fei]輪的中心孔和内齒圈中。工作時飛輪通過罩輪帶動泵輪旋(Xuan)轉。TY165A液力變矩器的軸(Zhou)承支承結構如圖3所(Suo)示,罩(Zhao)輪和泵輪組件(Jian)右邊支承在NU217E軸承上,其[Qi]右端面與殼體有5mm間隙,所以其右(You)邊是(Shi)遊動支承;導[Dao]向盤架在飛輪的中心孔裡(Li),飛輪中心(Xin)孔裡并無軸(Zhou)向限位,而罩(Zhao)輪左(Zuo)端面與飛[Fei]輪又有一(Yi)定間距,所以罩輪和[He]泵輪組件的軸(Zhou)向固定就靠7209BM/DBA軸承,然而,7209BM/DBA軸承的内環是安裝在輸出軸[Zhou]上的,輸[Shu]出軸的軸向固定是靠6311C4軸承,因(Yin)此,罩輪和泵[Beng]輪(Lun)組件的軸向固(Gu)定[Ding]Z終還要靠6311C4軸承來[Lai]定位的。
在第1節中(Zhong),分析造[Zao]成7209AC/DF軸承損(Sun)壞(Huai)的主要原因[Yin]是[Shi]頻繁受到的向左的軸[Zhou]向超載荷沖擊,而所采取的改[Gai]進措施都隻是增[Zeng]加[Jia]軸承承受軸[Zhou]向超載[Zai]荷沖擊的強度,并(Bing)未[Wei]有減小這[Zhe]種軸向超載荷沖擊力的改進措施,在(Zai)濕地作業中這種軸向超載荷沖[Chong]擊力更大。所以,從軸承支承結(Jie)構分析,通過7209BM/DBA軸承的這種[Zhong]軸向超載荷沖擊力再通(Tong)過輸出軸沖擊[Ji]到6311C4軸承上(Shang),6311C4軸承(Cheng)是深溝球[Qiu]軸承(Cheng),隻能(Neng)承受一定(Ding)程度的軸向力(Li),在頻繁受到的向左(Zuo)的軸[Zhou]向超[Chao]載荷沖擊下就[Jiu]承受不了[Le]。其内、外環(Huan)滾道對[Dui]角軸肩被損壞的位置與7209軸承内、外環滾道對角[Jiao]軸肩被損壞的位置相同[Tong]就證明了以上(Shang)的分(Fen)析。
2.3改進措施
針對TY165A濕地作業的特點,參考馬力[Li]更[Geng]大的TY220型和TY320型(Xing)相同(Tong)軸承支承結構中,該處都選擇了QJF312和(He)QJF313四點[Dian]接觸球軸承,四(Si)點接觸球軸承(Cheng)比深溝球軸[Zhou]承(Cheng)可承受更(Geng)大的軸向力,相同尺(Chi)寸的(De)四點接觸球軸[Zhou]承比深溝球軸承的基本(Ben)額定載荷要高[Gao]21%。[2]從使用情況看,到目(Mu)前已生産6000多台TY220都用QJF312軸承(Cheng),使用質量穩定,沒有軸承(Cheng)損壞情況。
QJF311軸(Zhou)承的規格尺寸與6311C4軸承的規格尺寸完[Wan]全相同,所以(Yi)用(Yong)QJF311軸承代替6311C4軸承(Cheng),在結構[Gou]上(Shang)對其他零件尺寸沒有任何影響,在(Zai)裝配(Pei)上端蓋必(Bi)須壓住雙[Shuang]半外[Wai]環,以保證QJF311軸承(Cheng)在制(Zhi)造好的遊隙(Xi)中運轉。
3 結束(Shu)語
經過第[Di]二次[Ci]軸承改進後[Hou],陸續售出(Chu)近400台TY165A液(Ye)力變[Bian]矩器,在近二[Er]年多的時間[Jian]裡沒有發生7209BM/DBA和QJF311軸承損壞的情[Qing]況。這[Zhe]說明我們對軸承損壞原因的調查分析[Xi]對路,采取的改進(Jin)措施有效。兩(Liang)次改進(Jin)軸承的方法雖[Sui]然有所不[Bu]同,但兩[Liang]處軸承的損壞是[Shi]有其内在聯[Lian]系的(De),從TY165A液力變矩器的[De]軸[Zhou]承支承結構分(Fen)析,找出兩[Liang]處軸承(Cheng)損壞的(De)相同原因,通過(Guo)提高軸承承[Cheng]受頻繁軸向超載(Zai)荷沖擊的(De)強度(Du),提(Ti)高了TY165A液力變矩器的可[Ke]靠性。
(來源:液壓氣動與密封)
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