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支重輪內(nèi)浮動油封的磨損和改進

2013-07-15

朱剛　張永洲
（上海建筑機械制造廠）
　　目前，履帶式工程機械底盤上廣泛采用一種浮動密封式支重輪，它的內(nèi)部裝有滑動軸承，兩端靠浮動油封密封。支重輪是履帶行走裝置中工作條件Z差的一種部件，它經(jīng)常出現(xiàn)的問題是內(nèi)部軸承與軸的磨損，其中包括軸承內(nèi)腔A與軸表面的滑動磨損以及軸承端面B與軸座端面C的接觸磨損，如圖1、圖2所示。特別是在轉(zhuǎn)彎時，由于強大的轉(zhuǎn)向力矩的作用，使支重輪的軸與輪體之間發(fā)生軸向竄動，而軸座與輪體是相對浮動的?？刂坪图s束這種竄動是靠軸座端面C與軸承端面B，這兩個表面的接觸會產(chǎn)生強大壓力。支重輪轉(zhuǎn)動時，軸承內(nèi)腔與軸表面之間端面均產(chǎn)生磨損。曾拆開幾只液壓挖掘機的支重輪觀察，發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)腔A及端面B出現(xiàn)嚴重的環(huán)狀溝槽，表面呈塊狀或片狀脫落，甚至有嵌入內(nèi)腔及端面的金屬屑，有的軸表面也出現(xiàn)了磨損或拉傷現(xiàn)象。這種故障導(dǎo)致了潤滑油污染變質(zhì)，使軸、軸承損傷，密封漏油，Z終導(dǎo)致支重輪損壞。
　　1　故障
　　故障的產(chǎn)生是軸與軸承發(fā)生局部接觸致使油膜被擊穿所致。造成邊界潤滑，使油膜穿透破裂的原因如下：
　?。?）表面過于粗糙
　　圖3為邊界潤滑的接觸模型，油膜是否被破壞將取決于兩摩擦表面的粗糙度。表面過于粗糙，凸起部分超過油膜厚度或有磨粒嵌在摩擦表面時均會導(dǎo)致油膜破裂。
　　Az：個別部位金屬直接接觸破壞油膜
　　Ay：通過邊界潤滑油膜而接觸的潤滑
　　Ax：微小磨粒嵌入金屬表而破壞油漠
　　（2）氣穴
　　在油膜擴散區(qū)即負壓區(qū)內(nèi)存在氣穴，會引起油膜破裂。
　?。?）載荷
　　載荷增大或受到?jīng)_擊時，會使油膜發(fā)生機械性破裂。支重輪在強制轉(zhuǎn)向或當挖掘中離地的一側(cè)履帶突然落地時，會有這種現(xiàn)象發(fā)生。由以上分析可見，支重輪的磨損一般與軸、軸座、軸承的材料和硬度，潤滑狀態(tài)、壓力、結(jié)合面粗糙度、軸承直徑以及磨屑等因素有關(guān)。
　　2　改進
　　分析了產(chǎn)生磨損的原因，對挖掘機支重輪內(nèi)的磨損進行一系列改進后，取得了良好的效果。
　　2.1 軸座端面C增加磨削工序，減小表面粗糙度
　　軸座端面C經(jīng)切削加工，有時會留下明顯的刀痕，這些刀痕尤如一條條微小的凸起，當支重輪旋轉(zhuǎn)時，這些凸起與軸承表面接觸，會穿透油膜，發(fā)生磨損。因此要求軸座端面C光整平滑，對端面C增加磨削工序，就大大減少了對軸承的磨損。
　　2.2 設(shè)計改進
　　對端面C增加磨削工序，雖然是一種較好的改進措施，但浪費工時，提高成本。通過參閱大量資料，對支重輪的結(jié)構(gòu)稍加改進，經(jīng)試驗表明是可取的。由于輪體竄動，使軸座直接緊壓在軸承上產(chǎn)生磨損，因此可以在軸承與軸座端面之間加一隔離墊片，使軸承端面不直接受到粗糙而堅硬的軸座端面磨損，如圖4中的A處所示。這種墊片的材料要求強度高、比重小、耐磨性好，并具有自潤性與抗
沖擊性。針對上述要求，選用含二硫化鉬的MC尼龍材料，經(jīng)強度和耐磨量驗算是可行的。
　　另外，為防止浮封環(huán)及軸座、軸承端面的空間形成負壓區(qū)，在輪體上可加鉆直孔（圖4中的B處），使貯油腔與這個空間連通。這樣，通過油槽和直孔，潤滑油就可形成循環(huán)流動，不至于形成氣穴，保護了油膜。
　　2.3 嚴格的裝配質(zhì)里管理
　　裝配支重輪時，應(yīng)用高壓空氣對各零件進行徹底清洗去屑，特別是輪體內(nèi)加工后殘余的鐵屑及氧化皮。軸的過油槽棱邊、密封環(huán)槽棱邊及各銷孔邊緣等處應(yīng)用油石打磨，去除棱刺，以防支重輪在工作時，金屬屑等夾雜物嵌入軸承表面。
　　支重輪裝畢后，要跑合一段時間。它有一個初期磨損階段，磨損量很大，如圖5所示。初期磨損階段會有大量磨屑生成，造成潤滑油污染變質(zhì)。經(jīng)一定時間跑合達到正常磨損階段后，應(yīng)放掉污染的潤滑油，經(jīng)徹底清洗后，換上清潔干凈的潤滑油即可。

來源：《工程機械》1998年12期