挖掘機大小臂連接軸銷磨損原因及改進措施

摘 要：挖掘機在全國范圍內已經被大量應用，大小臂與挖斗之間連接的軸銷經常在使用中出現磨損或者斷裂問題，進一步影響了挖掘機的正常工作。文章主要分析了挖掘機工作原理，挖掘機軸銷概述，軸銷出現磨損的成因，斷裂成因分析，大小臂連接軸銷磨損改進措施。

關鍵詞：挖掘機；大小臂；軸銷磨損

1 挖掘機工作原理

挖掘機在建筑工程、水利施工、鐵路與公路建設、礦山與石油施工與軍事工程等中廣泛進行了應用。挖掘機在運輸工況時，在路面條件很好的情況下，使用4×2驅動，在路面條件比較差或者產生的坡道較大時，可以把前橋接通器結合，也就是4×4驅動。

挖掘機主要有回轉、工作與行走裝置。其中工作裝置又包括了斗齒、側齒、動臂、連桿和鏟斗，工作基本原理是連接桿，利用伸縮液壓缸促使各個部分積極運動，進一步產生了提升、裝卸等操作。回轉裝置則具體包括了回轉支承、回轉平臺和回轉機構，而燃油箱、駕駛室、動力系統和轉臺構成了回轉平臺。回轉平臺與螺栓將回轉支承的外座連接在一起，滾動體并沒有存在于內外座之間。回轉機構的殼體在回轉平臺上實施固定，同時在小齒輪和回轉支承內實現了圈積嚙合，回轉平臺中心線小齒輪不僅可以圍繞其進行公轉，還能夠與自身的軸線進行圍繞旋轉。行走裝置對機器整體進行了支撐，它能夠對機器整體重量有效承受。

挖掘機具體是通過先導油泵分別串聯柴油機驅動與主泵，傳送高壓油分別到先導控制閥與多路換向閥。在各路閥中的執行元件連接油液油路時利用先導控制閥，進一步啟動了對應的機構進行運動，帶動了一系列的操作如挖掘與破碎。各個部門在整體操作過程中可以單獨或者綜合運作，有效產生了雙泵合流，在提高工作效率中發揮了積極作用。通過馬達驅動減速機和小齒輪回轉支承內齒圈發生嚙合運動進而促使挖掘機上部分實施回轉操作。利用馬達驅動減速機可以在運行機器過程中有效引起附帶移動，最大程度上防止了由于地面出現摩擦力使其發生前進、倒退與轉向，此時還可以合理劃分行走速度，分別是高檔和低檔，機器在場地中快速移動稱為高檔，工作時產生的行走速度便是低檔。在操作中，可以按照不同的操作要求選擇各種操作方式，徹底提升發動機的功率，降低能耗，提升整體操作效率。

2 挖掘機軸銷概述

2.1 軸銷的結構

如圖1，連接軸銷時可以采用T型結構，其中實心圓柱面作為了A-A剖面，前部分屬于錐形，有利于在工作中實施穿插安裝操作，后部分屬于圓柱形，有效并去對應邊，有利于實施鎖定，防止軸銷轉動出現在工作中，具體功能是有效連接各個轉動。

2.2 軸線的工作條件

連接軸銷的過程中需串聯兩個轉副，襯套在軸銷與轉副中間的功能是很好的進行阻隔，并通過潤滑脂實施潤滑。當挖掘機進行操作時，軸銷有力承受了由變化產生的載荷沖擊，例如挖土過程中產生的荷載見圖2-a，提土與卸土過程中產生的荷載見圖2-b。由于荷載出現了極大的改變，引起了斷面剪切。同時軸線積極承受了扭矩轉動帶來的沖擊，最終對軸表面產生了嚴重的磨損。

2.3 軸線的性質

通過試驗說明，軸銷表面的硬度分別是HB340.6、HRC38.075。在軸銷表面采用5%的硝酸酒精溶液進行侵蝕，通過試驗檢測出其金相見圖3，可以稱之為過共析鋼，是珠光體組織及呈現網狀分布的二次滲碳體。可以利用杠桿定律求出他們之間的相對量：

圖3中珠光體組織為黑白相間的層片狀組織，約占92.7%，而二次滲碳體是白色網狀組織，約占7.3%。

3 軸銷出現磨損的成因

3.1 潤滑油造成的油蝕與腐蝕

由于外在載荷轉副出現的變化嚴重影響了存在于軸銷表面的油膜，致使密閉的油室出現在局部微小的環境中，隨著載荷的不斷增加，油室中的油壓力也在迅速增大。當油壓力完全可以承受軸銷表面強度時，軸銷表面的油滴將其壓出一個極小的穴，由于工作時間的不斷累積，這些穴的體積與數量都在迅速增加，進一步加速了軸的磨損。其次潤滑油脂自身的腐蝕性也造成轉動中的軸銷受到磨損。

3.2 材料造成的影響

由于珠光體在軸銷表面組織中的占有量大概為92.7%。而珠光體屬于兩相復合物主要成分是鐵素體和滲碳體，碳的質量百分比是0.77%，屬于一個雙相組織，其性能在鐵素體與滲碳體之間。雖然強度與硬度都非常充分，但是由于碳素體的出現，致使其塑性很高。在一定程度上減輕了抗磨強度。

3.3 受力不均產生的影響

經過對實物磨損狀況的詳細分析，軸銷表面磨損比較嚴重的區域接近于小臂發生上下轉動時形成的區域；對受力狀況積極分析可知，軸銷左側位置是最大的受力區域，同時受力十分均衡。而軸銷表面越靠近右側其受到的力越小。對實物磨損的情況進行分析了解到，右側區域隨著力的減少磨損程度也在降低。

4 挖掘機出現斷裂的具體原因

4.1 材料帶來的影響

對軸銷表面形成的金相圖進行分析了解到其具體包括了二次滲碳體與珠光體，奧氏體中存在的滲碳體被析出之后便是二次滲碳體。事實上很多的奧氏體大量存在于軸銷的芯部和表面，由于奧氏體是立方晶格面心，在晶格中鐵原子之間的間隙很大，這樣就造成了碳在奧氏體中的溶解度很大，因此軸銷的芯部具有很大的塑性與韌性。由于大量珠光體存在于軸銷的表面組織中，促使其降低了強度。綜合分析，由于軸銷本身產生的明顯不足，當多次沖擊載荷對其產生極大作用時，軸銷必定很難對外在剪切力作用有效克服，進而發生了剪斷。

4.2 結構帶來的影響

結構做出任何改變，因此需要認真考慮軸銷的本身結構，圓柱形便是軸銷的主要結構，雖然設計中采用圓柱形有利于安裝，但是卻對強度產生了嚴重的影響。通過仔細分析，可以積極改變軸銷本身的機構，進一步加大剪切斷面的強度，對這一不足有效彌補。

5 大小臂連接軸銷磨損改進措施

要想盡量延長軸銷的工作時間，應當考慮從以下方面加強改進：首先挑選最佳的材料，比如強度極高的鋼；其次明確合理的熱處理方式，對軸銷芯部循序漸進的增加強度，進一步促使表面硬度增加；之后積極改善軸銷所在的潤滑環境。把很多微小的環形槽與三至四道軸向細槽設置在需要潤滑的圓柱表面上，其一可以作為儲油槽，其二則有效應對油室效應；再次考慮對軸銷自身結構合理改變。可以延長剪切斷面的直徑，減小非剪切斷面的直徑，有效增加了強度；最后工作保養過程中可以常常取出軸銷之后轉動180°，再次使用安裝；6對軸銷經常進行保養，并且注意添加潤滑脂。

6 結束語

綜合分析，當挖掘機大小臂連接軸銷出現磨損故障的時候，應當挑選最佳的材料，明確合理的熱處理方式，軸銷芯部循序漸進的增加強度，改變軸銷的潤滑環境和軸銷的結構，進一步增加了強度，此外還要對軸銷經常進行保養，并且注意添加潤滑脂。只有這樣才能保證挖掘機正常工作，有效延長使用壽命。

參考文獻

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[2]陶偉，馬才偉.挖掘機常見故障的診斷與排除[J].筑路機械與施工機械化，2010（2）.

作者簡介：陽輝（1988-），男，籍貫：江西萍鄉人，職稱：助理工程師，學歷：本科，主要研究方向：機械設計制造。