液压挖掘机钢履带链销轴的拆装工装设计思路

覃朝云

（广西玉柴重工有限公司，广西 玉林 537005）

液压挖掘机因功能多，适应性强而在越来越多的基建、矿山等项目上使用，机器总质量从数百千克到数十吨，甚至上百吨，全部集中在履带上。小型挖掘机（8 t以下）一般采用胶履带结构，中大型挖掘机（8 t以上）的履带，一般采用钢板链结构，为了保证其在行走、转向、工作时冲击的稳定性，达到耐磨耐用的要求，履带链销轴连接时，一般采取过盈配合。履带对接处过盈配合与加卡销防脱两种方法都有采用，为了连接稳固，过盈量一般达到0.1～0.2mm。在挖掘机生产企业进行履带连接，特别是在工地上进行拆装履带时，这样的装配过盈量，很难将销轴拆出或装进履带链孔里。即使在车间里有冷冻法进行作业，用简单的敲击方法也很难装配，甚至履带链无法承受侧向的撞击，而产生“开口”现象，形成破坏。售后服务人员在工地上更换履带链节时，在没有冷冻条件下，拆装履带链更是成了一个头痛的问题。

设计一种结构与使用比较简单实用、适合在车间特别是在野外工地上使用的拆装工装，对提高生产及维修效率、减轻作业工作量，都相当重要。因挖掘机型号较多，级别差别较大，故本文讨论的钢履带销轴拆装工装设计，只提供设计思路，对具体尺寸及受力分析计算等，则不做详细探讨。

1 挖掘机钢履带结构简述

挖掘机的钢履带组成比较简单，有链轨总成、履带板、螺栓、螺母组成，其中链轨总成又包含有链节，内衬套及销轴（卡销式接口还有卡销），链节与链节之间用销轴配合内衬套连接起来，在生产挖掘机底盘时，整条履带最后也要对接起来，有间隙配合与过盈配合两种形式。当采用间隙配合时，连接方式为卡销防脱形式，连接时的轴可以轻轻敲打穿过链节孔，再插入卡销将连接销轴卡住防脱。当连接的间隙配合为过盈配合时，与其他普通链节一样，需要较强的外力，才能将销轴穿过链节孔，再依靠过盈量进行压紧防脱。当使用不当或链节发生意外破裂致断时，整条履带会断裂脱落，挖掘机也无法进行工作，必须更换链节后把履带再次连接起来，才能开动机器实现移动或工作。图1为履带结构示意简图。

图1 履带结构示意图

2 销轴普通拆装法的不足

由于链节与销轴的过盈量比较大，相互间的压紧力也很大，简单的敲击拆装，会产生振动，链节孔与销轴承受方向变化较大的瞬时撞击力，会产生不同轴的力量，容易使销轴或链孔的侧面压迫，出现磨损，使销轴或链节损坏报废。在销轴穿到链节开口端另一侧时，由于没有反作用力的支撑，很容易造成此位置向外扩张变形，形状变异，无法再穿过销轴，造成链节的报废。

我国的挖掘机企业在生产挖掘机底盘的过程中，在此工序上的自动化程度不高，基本还处于单件生产的状态。在连接钢履带销轴时，没有必要也不值得采取全自动的设备进行。特别由于挖掘机的维修，基本都是在工地上进行，也不具备使用自动化设备的条件。由于没有合适的工装，靠简单的普通拆装，损坏链节或销轴造成的损失不小。

要解决以上普通拆装法的不足，必须解决下面问题：

（1）有足够大的压迫力；

（2）持续的而不是瞬时冲击力；

（3）导向使压迫力方向与销轴同轴，减少其他方向的力；

（4）有一反作用力，将另一侧的链节保护，防止其向外扩张形成“开口”；

（5）整个结构较简单，总质量较小，方便工地维修作业。

3 拆装工装的结构及工作过程

有两种设计，可以解决普通拆装方法不足的问题：人力旋转梯形螺杆或液压系统压迫销轴。二者的区别，仅为压迫力的产生是由人力旋转梯形螺杆压迫销轴，还是由液压力压迫销轴，其他结构是基本相同的。梯形螺杆形式是在人力作用力使螺杆顺螺纹方向前进，从而推动销轴，达到拆装目的，结构及原理比较简单。在此，着重介绍液压系统形式。

液压系统拆装履带销轴的工装基本结构由2块挡板、2条拉杆、1个工艺导向销轴、1个导向套、1个油缸及相应螺母组成。为了达到满足多种位置或高度要求，可以增加相应的固定架或高低调节装置。作为压紧力来源，也可以用人力旋转梯形螺杆压迫销轴，对销轴施加力，使之装入或拆出链节孔，本文只讨论液压方法的基本结构。

基本结构示意简图如图2（此图状态为装销轴，当拆销轴时，链轨上的销轴与工艺导向销轴位置相反）。

图2 工装基本结构简图

4 工装的工作原理

利用挡板2固定油缸，挡板1压紧链节一侧，再用拉杆把2块挡板连接成一体，油缸杆在液压力作用下，通过导向套对销轴进行压迫，利用链节对面一侧作反作用力，防止销轴穿过开口端外侧时无反作用力而产生向外扩张变形；两链节间中间孔与导向套，作为定位导向结构，减少在拆装时产生侧向力而出现侧向压迫磨损；液压缸的液压力对销轴施加持续的压紧力，使销轴慢慢向外（拆）或向内（装）移动，从而达到拆装目的。

5 液压系统组成及工作原理

（1）液压系统组成。此工装的液压系统由1个手摇液压泵，1个两位四通手动换向阀，1条液压油缸，1个溢流阀、若干胶管、接头组成。

（2）液压系统工作原理。手摇液压泵可产生最大工作压力为63MPa，本身已集合油箱，压力油缸，单向阀等结构，是产生压力源装置。笔者使用的是德州宇力液压有限公司的SYB-2

超高压系列手动泵（外形如图3，技术参数如表1）。

图3 超高压手动泵外形图

表1 超高压手动泵技术参数表

（3）两位四通阀的作用。是使油缸杆在返回的的换向，因手摇液压泵只有单向输出管油口，没有回油口，故在液压油缸回油时，可将回油胶管直接连接手摇液压泵的注油口（相当于挖掘机液压系统的回油箱），实现回油；溢流阀的作用，在油缸在顶到端头时继续加压则溢流，保障液压系统安全；液压油缸选用最大工作压力20MPa以上，行程应最少应大于销轴长度的2/3。笔者使用的是玉柴YC85-8挖掘机推土油缸改装而成，活塞外径为Φ40mm，最大工作压力为31.5MPa，活塞杆行程150mm，将活塞杆头部处理平整后使用（简化的液压原理图如图4）。

图4 液压原理简图

6 设计的验证及补充说明

6.1 设计验证

由力与压强及作用面积关系可知

F=PA=（P×π×D2/4）/9.8

计算推土油缸所能产生最大推力

F=31.5×106×3.1416×0.042/4）≈39.58（kN）

这是相当大的推力，因销轴与孔过盈配合的磨擦力计算比较复杂，笔者只进行实践验证：用此工装对玉柴1台32 t和1台36 t挖掘机履带销轴进行装入链节中，同时用压力表测手摇液压泵的最大压力，发现在压力约18MPa时，已可以顺利将销轴压入链节安装孔中，所以笔者设计使用的工装，基本可以完成40 t以下的中大型挖掘机钢履带的销轴安装与拆卸。

6.2 补充说明

（1）从工装结构与手摇液压泵的外形尺寸及净质量等参数来看，整个工装比较轻便，非常适合野外维修使用，在生产挖掘机底盘车间的履带连接，也是比较实用的；

（2）工艺导向销轴外径应比履带销轴小约0.5～1mm，以达到定位导向作用；

（3）为减短工装整体长度，油缸行程可以略小于履带销轴长度，但不应小于履带销轴的2/3，因为在装履带销轴的前1/3端及拆卸的最后1/3端，磨擦力相对较小，可以用钢棒敲击的方法进行，在油缸活塞行程不足时，设计一辅助销轴，可以将油缸活塞收缩一段距离后再加上辅助销轴（类似工艺导向销轴），再进行顶压；

（4）对于小型挖掘机的履带，可以从外型尺寸及油缸大小进行调整，使工装更简便合用，也可以根据各挖掘机情况及使用工况增加相应的结构，比如加上高低调节结构或其他定位结构等。

7 结束语

此液压挖掘机钢履带链销轴拆装工装的设计，结构简单，使用方便，对于挖掘机底盘生产及售后服务的履带拆装都非常实用，也可以使用在别的履带式工程车辆及设备，在过盈配合的孔轴结构拆装，也极具参考借鉴价值。

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