裝載機變速泵靜密封故障分析及工藝改進

葉官清　云　雷　李德林

（1.河南龍工機械制造有限公司，河南　鄭州　450016；2.龍工(上海)機械制造有限公司，上?！?01612）

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裝載機變速泵靜密封故障分析及工藝改進

葉官清1云雷1李德林2

（1.河南龍工機械制造有限公司，河南鄭州450016；2.龍工(上海)機械制造有限公司，上海201612）

摘要：密封墊是在裝載機變速泵與變矩器取力口之間的一個小零件。在實際使用中，密封墊失效會導致安裝法蘭處滲油，變速泵輸入軸斷裂，或者滾鍵、變矩器取力口軸承散架等故障。針對原有密封工藝存在的不足，文章分析了問題產生的原因，并給出了針對性的優化方案。經實際使用驗證，達到了預期目的。

關鍵詞：裝載機；變速泵；故障；密封工藝；優化方案

密封墊是一個不起眼的小零件，常常為人所忽視。但在實際使用中，當靜密封墊失效后，會伴隨或引發裝載機出現系列故障。例如，變矩器取力口法蘭聯接處滲油，變速泵驅動軸滾鍵，變速泵驅動軸斷裂，法蘭緊固用內六角螺釘斷裂，變矩器取力口軸承散架等［1-4］。鑒于變速泵的重要性，密封失效后果的嚴重性，有必要分析失效部位的結構、工藝特點、失效原因、原有工藝缺陷及改進措施。

1　密封的結構及法蘭工藝特點

某司的30系列裝載機，液力變矩器取力口輸出軸孔與變速泵軸通過平鍵聯結，自發動機傳來的扭矩順序傳遞給變速泵［5］。變矩器取力口安裝面，有定位孔φ68H7，6-M10螺紋孔圓周均布。

法蘭外止口與變矩器取力口之間有一個靜密封墊片，材質是耐油橡膠，墊片厚2mm。

法蘭外形不規則，近似橢圓形，如圖1所示。在普通車床CA6140上車削，工序簡述如下：①四爪卡盤裝夾毛坯外圓，外止口車至尺寸φ68f7×4；②停車、零件調頭；③用三爪夾盤裝夾外圓光面φ68，再車內止口至尺寸φ 85H9×8，再車削法蘭厚度及其他尺寸。

2　失效分析

對裝載機變速泵處系列故障分析如下：①滲油，整機出廠前經過全檢，密封墊發生了塑性變形，老化、失效，與滲油有直接關系；②軸承散架，變矩器取力口裝配的是向心球軸承，軸承可以承受較大的徑向力，軸向力承受力很小，據此判斷失效與承受軸向力有關；③經調查，同一批次的變速泵，在其他省甚少反饋泵軸斷裂的質量報告，據此推斷外購件變速泵大體是可靠的；④現場拆機檢查發現，法蘭緊固用內六角螺釘有斷裂，據此推斷螺釘承受了拉力，螺栓因超負荷而斷裂失效。據②③④三條綜合推斷，故障又與自制件法蘭有關。

圖1　法蘭零件簡圖

3　原工藝的缺陷

橡膠墊有彈性，鎖緊6-M10×30螺釘后，橡膠墊與接觸面密合。此時，如果再用力轉動螺釘，橡膠墊就會被“擠”出來了。螺釘松緊程度與手感有關。法蘭的裝配，對裝配工人的熟練程度較為依賴。因為某種原因、某一時段，該崗位的裝配工人比較不熟練，則裝配質量下降是可能的。法蘭外止口定位面高度尺寸4mm，減去密封墊片厚度尺寸2mm，只留2mm的配合長度，實際配合長度偏小，顯然是一個客觀的問題。法蘭形狀不規則，經2次裝夾完成車削。二次裝夾時，外圓φ68×4幾何尺寸偏小，裝夾誤差會被放大并影響到同軸度。經檢測庫存成品，內止口與外止口的同軸度φ0.025保證得不好，部分成品同軸度實際尺寸在φ在0.05～0.08。裝配后，液壓泵軸同取力口輸出孔的同軸度達不到要求，泵輸出軸就會一直承受一個側傾彎曲力矩，經過一定周期后，取力口的軸承、泵軸、緊固螺釘三者中有一方會發生失效。外在表現為滲油、斷裂等故障。綜合上述分析，故障原因涉及到靜密封、自制件法蘭、車削工藝、裝配工藝及人員。多個環節誤差累計，觸發了變速泵的故障，整個情況是比較復雜的。

4　工藝的優化及綜合改進措施

4.1更改密封墊設計

材質改為紫銅，厚度尺寸改為0.30mm。

4.2更改法蘭設計

①毛坯外輪廓改為圓形；②增加零件調頭后裝夾精基準外圓φ160，外圓φ160與外圓φ68一次裝夾車出，三爪卡盤裝夾外圓φ160可靠，內止口φ85與外止口φ68同軸度得到保障；③安裝環面φ68/φ160增加平面度，要求不大于50μm。

4.3更改車床工藝

①更改為數控車床車削法蘭；②φ68止口車削時，車刀由圓角改為尖角，刀刃為硬質合金，要求清角。

4.4更改裝配工藝

①裝配前清理法蘭安裝面，要求沒有細小雜物及顆粒；②螺釘端部涂適量鎖固膠，如德邦螺紋鎖固厭氧膠2243；③密封墊兩面涂膠，如德邦平面厭氧密封膠2515；④要求變速泵法蘭緊固用6條螺釘M10×30對稱交叉預緊，之后順序全部旋緊，并抽檢螺釘鎖緊力矩達標。

4.5管理配套

①設置變速泵裝配工序為關鍵工序；②配置詳細、明了的崗位操作作業指導書；③該崗位專人專崗，要求配置技能嫻熟的工人；④如果確需吸納新工人，需經原崗老工人帶班培訓，并經考試合格后才能單獨上崗。

4.6質檢配套

①抽檢庫存成品法蘭的同軸度；②抽檢密封墊厚度尺寸；③現場巡檢變速泵安裝過程；④下線的整機全檢，確認變速泵處沒有滲油。

5　結論

工藝優化后，經一年的批量裝機考驗，變速泵軸斷裂、取力口處滲油、取力口軸承散架、法蘭松動等故障發生概率得到了有效抑制，達到了預期目的。由此得出，靜密封工藝的綜合優化值得借鑒與推廣。

參考文獻：

［1］成大先.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，1994.

［2］徐灝.密封［M］.北京：冶金工業出版社，1999.

［3］陳宏鈞.實用機械加工工藝手冊［M］.北京：機械工業出版社，1996.

［4］張普禮.端蓋機械加工工藝的改進［J］.機械，2004（8）：63-64.

［5］JB/T8845-2000.輪胎式裝載機變速箱操縱閥［S］.

中圖分類號：TH243

文獻標識碼：A

文章編號：1003-5168（2016）01-0080-02

收稿日期：2016-01-03

作者簡介：葉官清（1973-），男，本科，助理工程師，研究方向：同高壓水射流有關的機械設計及工藝設計、故障分析及優化。

Failure Analysis and Process Improvement of the Static Seal for Gear Shift Pump of the Loader

Ye Guanqing1Yun Lei1Li Delin2
（1.Henan Lonking Machinery Manufacture Co.Ltd，Zhengzhou Henan 450016；2.Lonking（Shanghai）Machinery Manufacture Co.Ltd.，Shanghai 201612）

Abstract:The seal gasket was a little part between the loader gear shift pump and torque convert outlet flange.In practical use,after the seal failed,it would cause some fault,for example the oil leakage on mounting flange,the frac?ture or roller of input shaft for gear shift pump,and torque converter took apart of mouth bearing.Aiming at the defi?ciencies of the original seal technology,this paper analyzed the causes of the problem and gave a targeted optimiza?tion scheme.By practical use of certification,it achieved the intended purpose.

Keywords:loader；gear shift pump；fault；seal technology；process optimization scheme