裝載機機架3種鉸接點失效原因及解決方法

目前裝載機普遍采用鉸接式機架，鉸接式機架的鉸接處承受裝載機自身的質量、承載物料的質量、作業時的推力、轉向時的扭力。為了提高機架鉸接處承載能力，將鉸接處設計成上、下同軸的2個鉸接點。通常上鉸接點不承受軸向力，稱為“浮動鉸接點”，下鉸接點承受軸向力，稱為“緊鉸接點”。“緊鉸接點”不僅要承受較大的軸向力與徑向力，而且還有承受很大的扭矩，本文在講述銷套式、球鉸式和圓錐滾子軸承式“緊鉸接點”結構的基礎上，分析失效原因并提出解決方法。

1.銷套式鉸接點

（1）結構

銷套式鉸接點通過銷軸、銷套連接，銷軸與軸套為間隙配合，銷套與后機架孔為過盈配合，前機架與后機架之間的軸向力通過銷套上、下的墊片傳遞。其結構如圖1所示。這種鉸接形式結構簡單、工作可靠，但是要求上、下2個鉸接點的銷孔應有具較高的同軸度。

（2）失效原因

裝載機工作時機架會因受力過大而產生變形，該變形會造成銷套式鉸接軸上、下2個鉸接軸的軸孔難以達到同軸度要求，因此，銷軸與銷套的間隙應略大。但是過大的間隙會使銷套無法實現全密封潤滑，造成干摩擦并加劇磨損。

如果銷軸與銷套間進入雜質或潤滑不良，加之裝載機重載時機架會產生變形而使徑向力更大，造成銷軸和銷套磨損而失圓，甚至出現卡滯現象，由此會造成轉向困難或者轉向異響。

（2）解決方法

針對銷軸與銷套潤滑問題，可以采用自潤滑軸套或者在銷軸處采用動密封環的方法改善潤滑和密封效果，以防止銷軸卡滯和干摩擦。

2.關節軸承式鉸接點

（1）結構

關節軸承式鉸接結構通過關節軸承將前、后機架連接，如圖2所示。在前機架的銷孔處安裝臺階式銷軸，關節軸承內圈采用過盈配合安裝在銷軸上。關節軸承內圈下端套裝隔套、T型淬硬套，通過底端蓋及螺栓將關節軸承內圈頂在銷軸的臺階軸上，由此實現關節軸承內圈的軸向定位。關節軸承外圈采用過盈配合安裝在后機架的座孔上，通過頂端蓋將關節軸承外圈固定，以實現關節軸承外圈的軸向定位。關節軸承內、外圈之間球形接觸面的相對轉動可實現機架擺動動作。

關節軸承球形接觸面具有調心功能，以適應裝載機重載時機架出現的變形，從而使鉸接點的受力得到改善。關節軸承球形接觸面可以承受軸向力，用以傳遞前機架與后機架之間的軸向載荷。

（2）失效原因

關節軸承內、外圈之間是滑動摩擦，需要經常加油，若加油不及時或其間隙內有雜質侵入就會發生干摩擦，造成關節軸承失效。

關節軸承能承受徑軸向載荷，當其承受的軸向載荷較大時，其內、外圈表面的接觸應力超出軸承材料的許用應力時，軸承會發生粘結磨損，甚至出現破裂。關節軸承內、外圈發生粘結磨損時，必將施加給銷軸巨大扭矩，該扭矩反復作用于銷軸上，會造成底端蓋螺栓松動，還會造成關節軸承內圈與隔套及銷軸臺階面的磨損，使關節軸承內圈的軸向定位失效。

T型淬硬套與銷軸之間存在間隙，當水平方向的徑向力較大時，銷軸相對于前機架會有輕微移動，該輕微移動會造成底端蓋螺栓松動。如圖3所示。如果螺栓松動勢必會造成軸向定位失效，從而使銷軸上、下竄動，進而導致關節軸承失效。而關節軸承失效后，會增加轉向阻力。

（3）解決方法

應保證關節軸承潤滑狀況良好，以避免干摩擦。針對關節軸承端面磨損問題，可將關節軸承內圈及銷軸臺階端面面積增大，以增大其軸向承載能力。在滿足裝配及工藝要求的前提下，盡量將淬硬套與銷軸之間配合間隙縮小。針對螺栓容易松動問題，可對螺栓采用物理或機械防松措施，或將底端蓋螺栓加大。

3.圓錐滾子軸承式鉸接點

（1）結構

圓錐滾子軸承式鉸接點通過2個圓錐滾子軸承將前、后機架連接，如圖4所示。由于圓錐滾子軸承為滾動摩擦，摩擦阻力及磨損較小，使得機架轉向靈活。前機架的銷孔處安裝銷軸，2個圓錐滾子軸承的內圈套裝在銷軸上，底端蓋下端有2組螺栓。

螺栓組1用于將套在銷軸上的上隔套、2個圓錐滾子軸承內圈、下隔套軸向固定。下隔套內孔設有環形槽，在螺栓組1的預緊力作用下，環形槽可使下隔套產生彈性變形，以使底端蓋與銷軸端面緊密貼合。

螺栓組2將底端蓋連同銷軸固定在前機架的下鉸接板上，使底端蓋與前機架緊密貼合，并將銷軸上的組件軸向定位。2個圓錐滾子軸承的外圈通過上蓋和下蓋及螺栓固定在后機架上。前機架軸向力通過滾子軸承的錐面、下隔套、底端蓋傳遞到后機架上。

（2）失效原因

底端蓋與銷軸端面、底端蓋與前機架2處必須緊密貼合，如果其中1處不能緊密貼合，出現軸向、徑向晃動都會造成上、下鉸接軸孔被磨損成橢圓形。

銷軸與隔套為間隙配合，當水平方向的徑向力較大時，銷軸相對于隔套產生輕微徑向移動，當徑向力大于銷軸和底端蓋間的摩擦力時，螺栓組1會逐漸松動。隔套與前機架軸孔之間為間隙配合，當水平方向的徑向力較大時，隔套相對于前機架軸孔徑向擺動時，底端蓋上螺栓組1螺栓會產生晃動，由此造成松動。一般情況下底端蓋上螺栓組1會首先松動，但是如果其預緊力大于螺栓組2預緊力較多時，螺栓組2也會松動。

（3）解決方法

解決圓錐滾子軸承鉸接處螺栓松動的方法是盡量將隔套與鉸接軸孔、隔套與銷軸間的配合間隙縮小。

綜合論述，銷套式鉸接形式由于其對中性不好、易于磨損，目前裝載機前、后機架的鉸接點幾乎不再采用。關節軸承式鉸接結構應用較多。圓錐滾子軸承鉸接方式轉向阻力小、可靠性較高能、承受較大的軸向力及徑向力，工作時機架受力合理，軸向定位可靠，已越來越多的為現代裝載機所采用。

（作者地址：廣西壯族自治區柳州市柳南區柳太路1號廣西柳工機械股份有限公司545007）