矿用卡车厢斗枢轴销外窜原因分析及加固措施

王鹏飞，栗 飞

（神华准格尔能源有限责任公司 设备维修中心，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

630E 卡车从投入至今一直承担着黑岱沟露天煤矿运输黄土、岩石、煤炭的任务，装载和卸载也就成为了规律性动作。在长期的使用过程中，厢斗基孔发生磨损，导致基孔变大，厢斗枢轴销在基孔内迂回，由于应力的变化，会给另外一端的挡块1 个切应力，剪断挡块固定螺栓，引发厢斗枢轴销脱落，有时会直接掉入煤堆里面，影响煤质，给司机操作带来极大困难，因此对630E 卡车厢斗进行加固。

1 枢轴销连接部位组成

1.1 车架与厢斗

630E 卡车车架是通过铸造工艺设计制作而成的，是承载设备的关键结构，卡车相关的零部件就坐落于其上，是设备的核心部件。

厢斗是将多块合金钢材质的钢板使用焊接技术组合在一起，主要由厢斗大梁、厢斗底板、底板拉筋、侧帮、护板、耐磨板（具有高韧性、极佳的折弯性能和焊接性能的特点）组成，其中厢斗大梁是主要的支撑部件；耐磨板附着于厢斗底板上，可以有效避免货物对于厢斗的磨损，增强厢斗的刚度，提升使用寿命；厢斗大梁的前部设置有2 个举升缸上部销安装基孔，厢斗大梁的后部设置有2 个枢轴销安装基孔，用以固定厢斗在运行过程中的位置；护板的作用是避免厢斗内的货物滑落下来砸坏驾驶室及其甲板，给司机提供一个安全的作业环境；底板拉筋的作用是加强厢斗底板的强度；侧帮可以有效避免装载过程中货物从侧方滑落。

1.2 厢斗枢轴销

1）枢轴销的选型。枢轴销作为连接不同零部件的核心部件，种类繁多，这就要求在使用过程中依据具体的工作状况进行选型，销子的强度一定要符合使用要求。630E 卡车厢斗枢轴销使用的是圆柱销，并且在销子的一端开宽度×高度为20 mm×25 mm的键槽，以便于枢轴销卡块的安装，防止销子在径向和轴向上的位移，实现枢轴销的定位效果。

2）枢轴销的热处理工艺。630E 卡车厢斗枢轴销使用的45#钢材质制作而成，45#钢是中碳结构钢，冷热加工性能优异、机械性能较好，因此被广泛采用。为了提升材料综合力学性能，枢轴销选用中碳钢（含碳量控制在0.30%～0.50%），然后采用调质处理的热处理工艺，最终得到的组织结构为均匀回火索氏体，强度、硬度、韧性均能够满足要求[1]。

2 枢轴销窜出原因分析

1)车架铜套损坏，造成枢轴销与车架之间的间隙变大，枢轴销在车架基孔内迂回，产生切应力，剪断枢轴销锁片固定螺栓，引发枢轴销脱落。造成铜套损坏的原因主要有：①铜套表面金属剥落：厢斗枢轴销与铜套（镶嵌在车架基孔内）接触面上将会产生交替变化的应力作用，随着时间的推移，铜套将会发生局部脱落，严重影响枢轴销的旋转精度，同时配合零部件会发出异音[2]；②铜套烧伤：如果枢轴销配合件润滑不良，将会造成铜套烧伤，集中表现为铜套接触表面颜色变暗；③塑性变形：铜套与枢轴销接触面上出现许多散状分布的凹坑，这种现象的发生是由于铜套在交变应力的作用下产生塑性变形[3]；④由于枢轴销被卡在铜套内或润滑不良所造成铜套的金属黏附于枢轴销；⑤由于座圈内落入异物或者润滑不良所造成铜套滚道严重磨损。

2）厢斗枢轴销固定锁片螺栓断裂或丢失。厢斗枢轴销在轴向和径向的定位是通过1 个由2 个螺栓固定的锁片来实现该功能的，一旦螺栓发生断裂或者松动丢失，就会造成锁片无法定位，最终引发厢斗枢轴销发生窜动故障。

3）枢轴销与车架基孔润滑不良。枢轴销组件在正常运行中，枢轴销与基孔之间处于分离状态，从而可以有效避免部件磨损，而阻止动静部件之间摩擦的有效方式就是在它们之间形成1 层油膜。如果枢轴销组件部位出现润滑不良现象，那么运动部件将会发生干摩擦，加速了零部件的磨损消耗，降低了配件的使用寿命，无法保证设备正常运行[4]。

4）厢斗基孔磨损变大。630E 卡车由于常年的连续运行，连接部件发生轻微磨损也是在所难免的，如果厢斗基孔磨损变大，那么将会导致枢轴销在基孔内来回晃荡，给锁片固定螺栓施加一个切应力，造成固定螺栓发生断裂，枢轴销从车架基孔内窜动，影响设备的安全运行。

5）枢轴销磨损变细。如果发生枢轴销磨损变细的现象，那么将会使得枢轴销与基孔之间的配合间隙变大，造成枢轴销在车架基孔内的运行轨迹发生变化，也会引起枢轴销发生窜动现象。

3 整改方案

3.1 镗 孔

镗孔具有多方面的功用，除了扩大孔径、降低表面粗糙度以外，还可以纠正基孔的偏斜程度[5]。将630E卡车厢斗拆卸下来之后，在厢斗底座上镗1 个φ136 mm 的孔，保证基孔的内壁光滑、平整，以利于衬套的安装；与此同时，完全拆除车架基孔内的剩余杂物，然后镗1 个φ134 mm 的孔，保证铜套能够顺利装配。

3.2 车架基孔内安装铜套

车架基孔内的铜套所起的作用类似于1 个滑动轴承，损坏的形式主要有轴承安装部位温度过高；枢轴销配合件有噪音。

1）轴承温度过高。在厢斗基孔内安装铜套，起的作用类似于轴承，在整个枢轴销组件运行过程中，难免会产生摩擦生热，可通过用手感触来判断温度的高低。造成轴承连接部位温度过高的原因主要有：润滑油脂粘度过高；机构装配过紧（间隙不足）；铜套在枢轴销上转动；负荷过大；铜套碎裂；枢轴销磨损严重，圆柱表面过于粗糙。

2）枢轴销配合件有噪音。一旦枢轴销组件工作过程中有异响或者噪音过大，则说明基孔铜套损坏。如果铜套与枢轴销之间存在磨损，将会破坏车架基孔与枢轴销之间的配合关系，导致轴线偏离了正确的位置，在运行过程中产生异响。当铜套使用时间过长，产生疲劳时，其表面金属剥落，也会使配合件径向间隙增大产生异响。

车架基孔内的铜套在工作过程中相当于1 个轴承，与枢轴销存在相对运动的状态，在润滑脂的作用下间隙内存在1 层薄薄的油膜，可以减少零部件由于摩擦而造成的损坏，延长配件的使用寿命，降低企业的成本[6]。

枢轴销配合件功用是多方面的，而且还具有结构灵活、方便维修的优点，因此应用广发。在运动部件中，由于长期摩擦会造成部件磨损，这时采用铜轴套组件效果明显[7]。

630E 卡车原车所带的铜套由于使用年限较长的缘故，极易造成磨损严重或者直接损坏的现象，因此需要设计制作4 个（每侧车架安装2 个铜套）长度为120 mm、内径为φ120 mm、外径为φ134 mm 的铜套（其与车架基孔为过盈配合），然后使用液氮分别将其从车架基孔的两侧向内安装到位，2 个铜套不能够完全对接在一起（中间间隙有油道），从而有效地保证润滑脂能够进入到连接部位。

3.3 厢斗枢轴孔内添加衬套

使用45#钢设计制作1 个内径为φ120 mm、外径为φ136 mm 的钢质衬套（与厢斗底座基孔为过盈配合），然后使用液氮将其安装到厢斗基孔内，最后使用焊接技术将衬套与厢斗基孔的内外2 个接触面连接在一起，避免衬套脱落。

由于衬套使用起来比较方便，安装简单，因此被广泛使用，对设备主机架起到良好的保护作用，避免设备部件由于维护不到位而带来的磨损、振动以及噪声的产生，同时还可以避免主机架产生锈蚀。

衬套在日常工作中能够起到多大的作用与其应用环境有着密切的关系。在轴承的应用环境条件下，安装一个衬套可以有效避免枢轴销与车架基孔发生直接接触，阻断磨损产生的条件，从而避免了枢轴销因磨损变细或者基孔由于磨损而变大的现象，保证了枢轴销组件的配合精度。

3.4 焊接枢轴销轴向限位块与焊接防摆块

在厢斗基孔内侧焊接2 个螺栓，将定位挡块固定在摘丝上，既可以避免厢斗枢轴销向排烟管侧窜动，也可避免衬套向外蹿出，防止厢斗枢轴销脱落。

630E 卡车由于投入使用时间较长，各个连接部位的配合间隙难免会发生偏差，而枢轴销锁片固定螺栓位置受到的应力较为复杂，一旦有切应力的存在，将会导致螺栓发生疲劳断裂，造成枢轴销窜动故障。因此，决定在枢轴销锁片上端焊接1 个防摆块，可以有效克服切应力作用，避免枢轴销窜动脱落事故的发生。

3.5 加强润滑

630E 卡车厢斗两侧枢轴销的润滑方式是通过自动润滑系统提供动力润滑脂，由橡胶软管输送到该润滑点，胶管的布置位置通过两侧排烟箱（高温部位），极易发生油管发生龟裂，导致润滑脂从破损处渗漏，润滑效果达不到预期；同时控制润滑点的注油器油位调节螺钉拧的过紧也会造成螺钉卡死注油器内部弹簧的工作行程，导致注油器工作失效，引发指定部位润滑不良。这时，就要求将厢斗两侧枢轴销的润滑作为日常检查重点，如有异常，及时更换润滑油管或者调解注油器的工作行程，已达到预期的润滑效果[8]。与此同时，卡车每个周期的保养过程中，也要使用专用的移动式气动林肯泵对重点部位进行彻底地注油，避免连接件发生干摩擦，提高配件的使用寿命。

3.6 正确添加枢轴销调整垫

630E 卡车厢斗枢轴销调整垫的作用是保证枢轴销安装完成后，车架与厢斗底座之间有1 个合适的间隙，进而使得卡车举升限位挡片与限位电磁阀处于正常工作间距范围，保证设备的举升限位有效，避免拔缸事故的发生；如果枢轴销调整垫丢失或者磨损严重，将会造成厢斗在运行过程中，沿着枢轴销作轴向移动，无形之中给枢轴销锁片施加了1 个外加应力，加速了枢轴销的窜动故障发生；同时，枢轴销调整垫还可以有效避免车架与厢斗底座之间发生直接接触，减小了2 个标准件的磨损，延长了配件（尤其是枢轴销铜套）的使用寿命。

3.7 枢轴销锁片固定螺栓使用标准扭矩

630E 卡车厢斗枢轴销是通过安放于枢轴销键槽内的锁片来实现定位的，锁片通过2 个螺栓固定，其标准扭矩为1 017 N·m，在日常检修过程中使用扭力扳手将其锁紧至标准数值。

4 结语

从630E 卡车厢斗的结构入手，分析了造成枢轴销外窜的原因，采取了整改措施，保证枢轴销组件有一个良好的工作条件，有效预防了该类故障的发生，从而降低了维修人员的工作强度，节约了大量的成本，同时也相应地提高了设备的出动率，有效地遏制了事故隐患，减少了维修人员的工作量，为设备的安全平稳运行打下了坚实的基础。