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裝載機工作裝置常見故障分析

    

       裝載機工作裝置是裝載機的一個重要組成部分,其工作性能的好壞將直接影響到整個裝載機的工作效率,但是,與裝載機的其它系統相比而言,大家對其研究的深度不夠。尤其是近幾年,大家對裝載機的外觀設計越來越注重,而其內在的核心部分卻沒有任何提高。下面,我們根據近年來裝載機工作裝置經常出現的故障,逐一分析一下。

一、工作裝置拉桿彎曲:


顧名思義,拉桿在工作過程中是受拉力的,只會出現被拉長或鉸接孔失圓的現象,不會出現彎曲現象。因此拉桿在設計中我們只考慮其能承受的最大拉力,不考慮其它力,因而拉桿成為工作裝置中最薄弱的部件。實際工作中,如果工作裝置設計不合理或操作不當,將使拉桿承受比拉力還大的其它力。


第一種情況:


工作裝置在處于最高位置以下的任意位置卸料后,如果用戶接下來的動作不是下降動臂或收斗,而是直接提升動臂,這時,拉桿受的力就不是拉力,而是壓力。用下圖來說明:


在圖示位置卸料后,如果立即提升動臂,由于卸載限位塊與動臂接觸,鏟斗與動臂的相對夾角不能再減小,這時拉桿受到鏟斗的推力,該推力通過搖臂作用到翻斗油缸上,將活塞桿往外拉,而此時的翻斗油缸前后腔都處于封死狀態,必須通過翻斗油缸的前腔泄油、后腔補油才能使工作裝置繼續向上運動,如果拉桿產生的最大推力不能使翻斗油缸活塞桿向外拔出,最后只能使拉桿彎曲。因此,這種情況下拉桿所受的最大壓力是由翻斗缸前腔泄荷閥的壓力決定的。


第二種情況:


當工作裝置進行挖掘作業時,這時裝載機的整個重量都落在鏟斗和后輪上,前輪不承受力。鏟斗對地面的切入力是由拉桿對鏟斗的推力提供的,所以這時的拉桿承受的是壓力,其壓力的大小是根據整機的重量和翻斗缸前腔泄荷閥的壓力共同決定的,兩者取其最小者。如下圖所示。


第三種情況:


當工作裝置在卸料作業時,用戶往往為了卸料干凈,操縱翻斗油缸,用鏟斗限位塊與動臂進行猛烈碰撞,這時搖臂會對拉桿產生一個沖擊壓力,如果不考慮運動慣性力的大小,拉桿所受壓力的大小也是由翻斗缸前腔泄荷閥的壓力決定的,與第一種情況相似,所不同的是這種工況翻斗缸是主動的,而第一種情況翻斗缸是被動的。


以上是拉桿彎曲的三種典型工況,用機械原理中力矩平衡的方法,我們可以找出拉桿受壓力最大的一種工況,對拉桿進行穩定性驗算。對于第三種工況,我們可以在動臂座梁處焊接一個限位塊,可以防止翻斗缸將太多的沖擊壓力傳遞到拉桿上。如左圖所示。對于第一、第二種工況,我們可以調節翻斗缸前腔的泄荷閥壓力不能太高,保證拉桿不被壓彎。根據經驗,判斷翻斗缸前腔壓力是否太高,我們有一個最簡單的辦法,就是在第一種工況下,讓
發動機處于怠速狀況下提升動臂,如果動臂不能被提升起來或感覺到發動機轉速明顯下降甚至熄火,這時是翻斗油缸前腔泄荷閥壓力太高,應該用壓力表測試并調整到規定值。

但不能為了保護拉桿而將該閥的壓力調得太低。如果壓力調得太低,當裝載機工作裝置處于滿斗高位時,由于鏟斗與物料的合重心相對于鏟斗下支點的力臂幾乎為零,如圖所示,鏟斗容易向后翻轉,物料會從鏟斗的斗沿掉落下來,容易砸壞駕駛室,對駕駛員造成人身傷害。


二、鏟斗收斗不到位:


“鏟斗收斗不到位”現象是指裝載機工作裝置工作一段時間后,鏟斗上的收斗限位塊無法與動臂接觸,收斗角達不到規定值。


該現象的發生主要是由于工作裝置中結構件強度不夠,發生塑性變形引起的。我們在設計工作裝置時,驗算工作裝置的強度往往是在裝載機全負荷進行插入物料掘起時進行受力分析的,我們往往認為在此種工況下,工作裝置受力是最大的。其實不然,根據工作經驗,我們分析認為發生塑性變形的工況還有幾種被我們忽略的情況,特在這里提出來,以便大家在今后的設計工作中對工作裝置結構強度分析時加以考慮。


第一種情況:


我們在設計工作裝置時,為了防止裝載機在運輸物料時撒料,通過調整翻斗缸與前車架連接的鉸點位置,使工作裝置從地面收斗位置到規定運輸位置的最高點這一段圓弧運動,鏟斗的收斗限位塊始終是緊緊靠在動臂上的,這樣可以保護工作裝置免受沖擊,防止物料撒落,而且可以簡化駕駛員的操作,不用地面收斗后,到運輸位置時,再操作一下收斗動作。這種功能就是我們常說的“靠擋塊功能”。


通過運動軌跡,我們仔細分析發現,具有該功能的工作裝置如果沒有收斗限位塊的限制,工作裝置從地面收斗位置到規定運輸位置的最高點這一段圓弧運動中,鏟斗與動臂的相對夾角是逐漸減小的。在實際工作中,由于收斗限位塊的限制,鏟斗迫使拉桿去拉動搖臂,將翻斗缸活塞桿壓回去。翻斗缸活塞桿被壓回去是通過翻斗缸前腔補油閥進油,后腔泄荷閥回油實現的。一般來說,后腔泄荷閥的開啟壓力是工作液壓系統的系統壓力的1.25倍。所以,工作裝置從地面收斗位置到規定運輸位置的最高點這一段圓弧運動中,有可能有一點拉桿所收的拉力、搖臂所受的彎矩比地面掘起工況所受的相應力還大。如左圖所示。


第二種情況:


工作裝置在最高點卸料時,用戶往往為了卸料干凈,操縱翻斗油缸,用鏟斗限位塊與動臂進行猛烈碰撞,時間長了,鏟斗限位塊與動臂上都會出現一個凹坑,鏟斗的卸載角已經遠遠超過了設計值,此時的工作裝置連桿機構接近一個死點,即A、B、C三點幾乎成為一條直線,這時工作裝置再收斗,拉桿和搖臂將會受到無窮大的拉力。為了防止出現這種現象發生,最有效的辦法在搖臂與動臂之間焊接卸載限位塊,避免鏟斗與動臂間產生過大的沖擊。


工作裝置還有一些其它常見故障,如油缸活塞桿彎曲,油缸工作不同步,動臂橫梁開裂等,由于篇幅有限,在這里就不再敘述。

 

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