挖掘机大小臂连接轴销磨损原因及改进措施

摘 要：挖掘机在全国范围内已经被大量应用，大小臂与挖斗之间连接的轴销经常在使用中出现磨损或者断裂问题，进一步影响了挖掘机的正常工作。文章主要分析了挖掘机工作原理，挖掘机轴销概述，轴销出现磨损的成因，断裂成因分析，大小臂连接轴销磨损改进措施。

关键词：挖掘机；大小臂；轴销磨损

1 挖掘机工作原理

挖掘机在建筑工程、水利施工、铁路与公路建设、矿山与石油施工与军事工程等中广泛进行了应用。挖掘机在运输工况时，在路面条件很好的情况下，使用4×2驱动，在路面条件比较差或者产生的坡道较大时，可以把前桥接通器结合，也就是4×4驱动。

挖掘机主要有回转、工作与行走装置。其中工作装置又包括了斗齿、侧齿、动臂、连杆和铲斗，工作基本原理是连接杆，利用伸缩液压缸促使各个部分积极运动，进一步产生了提升、装卸等操作。回转装置则具体包括了回转支承、回转平台和回转机构，而燃油箱、驾驶室、动力系统和转台构成了回转平台。回转平台与螺栓将回转支承的外座连接在一起，滚动体并没有存在于内外座之间。回转机构的壳体在回转平台上实施固定，同时在小齿轮和回转支承内实现了圈积啮合，回转平台中心线小齿轮不仅可以围绕其进行公转，还能够与自身的轴线进行围绕旋转。行走装置对机器整体进行了支撑，它能够对机器整体重量有效承受。

挖掘机具体是通过先导油泵分别串联柴油机驱动与主泵，传送高压油分别到先导控制阀与多路换向阀。在各路阀中的执行元件连接油液油路时利用先导控制阀，进一步启动了对应的机构进行运动，带动了一系列的操作如挖掘与破碎。各个部门在整体操作过程中可以单独或者综合运作，有效产生了双泵合流，在提高工作效率中发挥了积极作用。通过马达驱动减速机和小齿轮回转支承内齿圈发生啮合运动进而促使挖掘机上部分实施回转操作。利用马达驱动减速机可以在运行机器过程中有效引起附带移动，最大程度上防止了由于地面出现摩擦力使其发生前进、倒退与转向，此时还可以合理划分行走速度，分别是高档和低档，机器在场地中快速移动称为高档，工作时产生的行走速度便是低档。在操作中，可以按照不同的操作要求选择各种操作方式，彻底提升发动机的功率，降低能耗，提升整体操作效率。

2 挖掘机轴销概述

2.1 轴销的结构

如图1，连接轴销时可以采用T型结构，其中实心圆柱面作为了A-A剖面，前部分属于锥形，有利于在工作中实施穿插安装操作，后部分属于圆柱形，有效并去对应边，有利于实施锁定，防止轴销转动出现在工作中，具体功能是有效连接各个转动。

2.2 轴线的工作条件

连接轴销的过程中需串联两个转副，衬套在轴销与转副中间的功能是很好的进行阻隔，并通过润滑脂实施润滑。当挖掘机进行操作时，轴销有力承受了由变化产生的载荷冲击，例如挖土过程中产生的荷载见图2-a，提土与卸土过程中产生的荷载见图2-b。由于荷载出现了极大的改变，引起了断面剪切。同时轴线积极承受了扭矩转动带来的冲击，最终对轴表面产生了严重的磨损。

2.3 轴线的性质

通过试验说明，轴销表面的硬度分别是HB340.6、HRC38.075。在轴销表面采用5%的硝酸酒精溶液进行侵蚀，通过试验检测出其金相见图3，可以称之为过共析钢，是珠光体组织及呈现网状分布的二次渗碳体。可以利用杠杆定律求出他们之间的相对量：

图3中珠光体组织为黑白相间的层片状组织，约占92.7%，而二次渗碳体是白色网状组织，约占7.3%。

3 轴销出现磨损的成因

3.1 润滑油造成的油蚀与腐蚀

由于外在载荷转副出现的变化严重影响了存在于轴销表面的油膜，致使密闭的油室出现在局部微小的环境中，随着载荷的不断增加，油室中的油压力也在迅速增大。当油压力完全可以承受轴销表面强度时，轴销表面的油滴将其压出一个极小的穴，由于工作时间的不断累积，这些穴的体积与数量都在迅速增加，进一步加速了轴的磨损。其次润滑油脂自身的腐蚀性也造成转动中的轴销受到磨损。

3.2 材料造成的影响

由于珠光体在轴销表面组织中的占有量大概为92.7%。而珠光体属于两相复合物主要成分是铁素体和渗碳体，碳的质量百分比是0.77%，属于一个双相组织，其性能在铁素体与渗碳体之间。虽然强度与硬度都非常充分，但是由于碳素体的出现，致使其塑性很高。在一定程度上减轻了抗磨强度。

3.3 受力不均产生的影响

经过对实物磨损状况的详细分析，轴销表面磨损比较严重的区域接近于小臂发生上下转动时形成的区域；对受力状况积极分析可知，轴销左侧位置是最大的受力区域，同时受力十分均衡。而轴销表面越靠近右侧其受到的力越小。对实物磨损的情况进行分析了解到，右侧区域随着力的减少磨损程度也在降低。

4 挖掘机出现断裂的具体原因

4.1 材料带来的影响

对轴销表面形成的金相图进行分析了解到其具体包括了二次渗碳体与珠光体，奥氏体中存在的渗碳体被析出之后便是二次渗碳体。事实上很多的奥氏体大量存在于轴销的芯部和表面，由于奥氏体是立方晶格面心，在晶格中铁原子之间的间隙很大，这样就造成了碳在奥氏体中的溶解度很大，因此轴销的芯部具有很大的塑性与韧性。由于大量珠光体存在于轴销的表面组织中，促使其降低了强度。综合分析，由于轴销本身产生的明显不足，当多次冲击载荷对其产生极大作用时，轴销必定很难对外在剪切力作用有效克服，进而发生了剪断。

4.2 结构带来的影响

结构做出任何改变，因此需要认真考虑轴销的本身结构，圆柱形便是轴销的主要结构，虽然设计中采用圆柱形有利于安装，但是却对强度产生了严重的影响。通过仔细分析，可以积极改变轴销本身的机构，进一步加大剪切断面的强度，对这一不足有效弥补。

5 大小臂连接轴销磨损改进措施

要想尽量延长轴销的工作时间，应当考虑从以下方面加强改进：首先挑选最佳的材料，比如强度极高的钢；其次明确合理的热处理方式，对轴销芯部循序渐进的增加强度，进一步促使表面硬度增加；之后积极改善轴销所在的润滑环境。把很多微小的环形槽与三至四道轴向细槽设置在需要润滑的圆柱表面上，其一可以作为储油槽，其二则有效应对油室效应；再次考虑对轴销自身结构合理改变。可以延长剪切断面的直径，减小非剪切断面的直径，有效增加了强度；最后工作保养过程中可以常常取出轴销之后转动180°，再次使用安装；6对轴销经常进行保养，并且注意添加润滑脂。

6 结束语

综合分析，当挖掘机大小臂连接轴销出现磨损故障的时候，应当挑选最佳的材料，明确合理的热处理方式，轴销芯部循序渐进的增加强度，改变轴销的润滑环境和轴销的结构，进一步增加了强度，此外还要对轴销经常进行保养，并且注意添加润滑脂。只有这样才能保证挖掘机正常工作，有效延长使用寿命。

参考文献

[1]邓毅良.浅析液压挖掘机回转故障的处理方法[J].中小企业管理与科技，2010（28）.

[2]陶伟，马才伟.挖掘机常见故障的诊断与排除[J].筑路机械与施工机械化，2010（2）.

作者简介：阳辉（1988-），男，籍贯：江西萍乡人，职称：助理工程师，学历：本科，主要研究方向：机械设计制造。