回转支承混凝土布料器早期断齿分析及解决措施

回转支承早期断齿分析及解决措施(指针指向问题的解决)

《建筑机械》 2002年第7期

挖掘机回转支承早期失效有两个主要原因:一是断齿;第二,滚道损坏。其中,断齿是主要原因,占90%以上,绝大多数发生在挖掘机出厂后六个月内。这不仅严重困扰了回转支承制造商在产品质量和数量方面的声誉,也对主机厂的产品市场产生了不利影响。因此,认真解决这一问题是回转支承制造商和主机厂的共同目标和责任,也是双方进一步合作、共同发展的根本特征。

由于断齿导致回转支承早期失效的根本原因是什么?设计问题;制造问题、材料问题;装配问题或使用问题。通过以下现象不难发现问题的本质:

(1)12年来,马鞍山回转支承厂为各种主机提供了2万多套回转支承。除挖掘机行业外,仅记录了一个发生在后期的回转支承断齿。当然,挖掘机的工作条件比起重机、移动式起重机和其他使用回转支承的行业的主机更差。回转速度越快,冲击载荷越大,断齿的可能性也相应越大,这也是不争的事实。因此,在相同的滚道直径下,挖掘机回转支承的模数比其他主机回转支承的模数大一档,为硬齿面(一般在47-58之间选择不同的硬度段),基本满足挖掘机对回转支承齿轮的要求。虽然统计数据显示挖掘机使用的回转支承早期断齿的概率大于其他主机,但仅限于少数两台或三台挖掘机,大多数机器很少发生回转支承早期断齿事故。

(2)根据我们掌握的数据分析,国内外绝大多数20 ~ 22吨挖掘机使用的回转支承齿轮模数为10毫米(或直径节距=2.5),热处理与精度等级基本一致。国产挖掘机一般采用标准齿高和标准压力角。回转支承齿轮的周向容许力P可计算如下:

P=Kz*m*b/78(吨)

其中kz=(z/150) (0.09)外齿。内齿带-

z-齿数m-模数mm b-齿宽mm

如果设定齿宽b=80齿数z=90 ~ 110对于内部啮合,齿轮圆周许用力为:

p=(90~110/150)^(-0.09)*10*80/78

=10.74 ~ 10.55(吨)

可以看出,齿轮的周向许用力可以满足吨位挖掘机对回转支承齿轮的载荷要求,但该等级的某些型号回转支承的早期断齿率高达2%,其他大多数型号的情况并非如此。布料器:混凝土输送布料器、分离式移动布料器、电动布料器和液压布料器。用于建筑施工、高速铁路建设等工程。混凝土分布机用于双块轨枕环形生产线,将混凝土分布到41双块轨枕模具中。

(3)通过对许多早期断齿的分析研究,发现大部分断齿发生在沿齿宽方向的上半部,超过一半的断齿面与轮齿的上端面相交,形成约45-60度的夹角。即使所有的牙齿都脱落了,裂缝也是由自上而下的膨胀造成的。挤压引起的齿轮塑性变形也相当明显,上部比下部严重得多。整个环的槽宽有不同程度的变化,从底部到顶部,从根部到顶部逐渐增加。

我们能不能认为导致挖掘机旋转轴承早期断齿的力不是圆周旋转驱动力,而是与其啮合的小齿轮施加在其上的径向挤压力,并且在挤压过程中小齿轮的轴线不平行于旋转轴承齿轮的轴线。本发明涉及一种集成有驱动动力源的整圈旋转减速传动机构,其以旋转轴承作为驱动从动件和机构附接件,将驱动件、驱动源和盖壳附接至旋转轴承的内外环之一,并将另一环作为驱动从动件和从动工作件的连接座, 从而利用旋转轴承本身为整圈旋转连接件的特性,有效地配置驱动动力源和主传动部件,形成集旋转、减速和驱动功能于一体的通用减速传动机构,结构简单,便于制造和维护。该力是挖掘过程中地面对铲斗的反作用力产生的。 由于回转支承的间隙,在倾覆力矩的作用下,分别与回转支承内外圈连接的上下部分将通过大臂在回转支承的轴向截面上相对倾斜,同时产生沿回转支承径向和大臂相反方向的相对位移,位移量相当于回转支承的径向间隙。因为与回转轴承啮合的小齿轮安装在大臂的相反方向,当两个齿侧之间的间隙太小时,位移没有完成,小齿轮挤压大齿轮。在这种情况下,应该由回转支承滚道承受的载荷由齿轮承受。由于悬臂安装的原始倾斜轴线在挤压力的反作用下进一步加强,作用在大齿轮上的挤压力集中在齿宽的上部。首先,塑性变形被用来弥补齿隙的不足。随着回转轴承滚道的进一步磨合,径向游隙逐渐增大,但变形量有限。通过受力分析可以看出,小齿轮对大齿轮的压力是地面对铲斗反作用力的几倍甚至十倍以上,作用在齿形上的力将再次放大,压力角越小,放大系数越大。这个两倍放大的力足以导致大小齿轮断齿。上述分析的结论与第三种现象一致。

因此,作者认为:手动布料机回转支承早期断齿的根本原因是与小齿轮的配合间隙太小。建议侧隙值不应小于回转支承径向间隙的1.25倍。值得一提的是,我厂最近在加拿大生产的四种挖掘机回转支承的齿轮压力角分别为25和27,也为国内合资企业所采用。这对于提高齿轮的径向挤压阻力是有效的。

当然,如回转支承材料缺陷;齿淬火后,残余内应力大,有内部裂纹。由于回转轴承滚道故障,回转被卡住。挖掘机的非法操作也可能导致回转支承装置的早期故障,但应广泛分散分布。转台轴承是一种特殊结构的大型轴承,可同时承受较大的轴向载荷、径向载荷、倾覆力矩等综合载荷,集支撑、旋转、传动、固定于一体。正常情况下,转盘轴承本身设有安装孔、润滑油和密封装置,可以满足不同主机在不同工作条件下的不同要求。

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