淺析履帶式液壓挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)輪連接螺柱斷裂

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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com履帶式液壓挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)輪連接螵柱斷裂分析王正華，劉永杰，王渠，丁躍進(jìn)(徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司)摘要：OF紹履帶式液壓挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)輪連接螺栓斷裂的原因，其中包括螺栓強(qiáng)度過(guò)高、螺栓強(qiáng)度不足、螺栓安裝面傾斜、螺栓安裝面剛性不足等，對(duì)螺栓擰緊力矩進(jìn)行理論計(jì)算和分析，給出擰緊力矩的具體數(shù)值，經(jīng)市場(chǎng)驗(yàn)證表明，分析正確，效果良好。關(guān)鍵詞：液壓挖掘機(jī)；驅(qū)動(dòng)輪；螺栓斷裂在履帶式液壓挖掘機(jī)的使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各1．4螺栓安裝面傾斜、不平坦種各樣的故障，包括電氣故障、液壓系統(tǒng)故障和機(jī)從表面上看擰緊力矩已到規(guī)定值，但是螺栓頭械故障等。其中，驅(qū)動(dòng)輪連接螺栓斷裂是經(jīng)常遇到部由于

2、彎曲力效應(yīng)導(dǎo)致應(yīng)力集中到頭部，這時(shí)就會(huì)的機(jī)械故障。出現(xiàn)螺栓頭部斷裂的情況。1．5安裝面的剛性不足1螺栓斷裂的可能原因如果安裝面的剛性不足，外力不能均勻分布1．1螺栓的擰緊力矩在單個(gè)螺栓上，造成外力集中到某個(gè)特定的螺栓螺栓的擰緊力矩是由擰緊螺栓時(shí)預(yù)緊力引起上，從而導(dǎo)致其斷裂。最初的一個(gè)螺栓斷裂后，高的表面摩擦力決定的，當(dāng)擰緊力矩過(guò)小時(shí)，就會(huì)出應(yīng)力循環(huán)作用到下一個(gè)螺栓上，將連鎖地依次斷現(xiàn)因螺栓預(yù)緊力不足導(dǎo)致摩擦力不足，這時(shí)驅(qū)動(dòng)輪裂下去。與減速器的接合面間的摩擦力矩就會(huì)無(wú)法平衡減從以上幾點(diǎn)分析可見(jiàn)，軸向力的降低是導(dǎo)致螺速器的旋轉(zhuǎn)力矩，而導(dǎo)致其中一根螺栓被剪斷，緊栓斷裂的主要原因。接著其它螺

3、栓也會(huì)被剪斷；當(dāng)擰緊力矩過(guò)大，超過(guò)2螺栓斷裂分析螺栓的屈服極限時(shí)，這時(shí)螺栓會(huì)因塑性拉長(zhǎng)而失去彈性，同樣也會(huì)出現(xiàn)因螺栓預(yù)緊力不足而導(dǎo)致螺栓某20t級(jí)履帶式液壓挖掘機(jī)驅(qū)動(dòng)輪連接螺栓被剪斷。出現(xiàn)頻繁斷裂，如圖1所示，圖中螺栓斷口比較粗1．2螺栓強(qiáng)度過(guò)高糙且有凹坑。經(jīng)過(guò)分析，確定是材料拉伸變形后剪硬度高的螺栓因?yàn)閺?qiáng)度過(guò)高不會(huì)被拉伸，但也切斷裂所致，初步判斷螺栓斷裂是因?yàn)閿Q緊力矩過(guò)會(huì)出現(xiàn)因螺栓預(yù)緊力不足而導(dǎo)致螺栓被剪斷。高硬度螺栓(一般指12．9級(jí))如果沒(méi)有實(shí)施恰當(dāng)?shù)娜コ嘈蕴幚淼脑?，螺栓很容易出現(xiàn)早期損壞。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于螺栓強(qiáng)度過(guò)高導(dǎo)致的斷裂損壞在實(shí)際工作中最多。1．3螺栓強(qiáng)度(硬度)不足當(dāng)使

4、用正常的擰緊力矩?cái)Q緊螺栓時(shí)，螺栓會(huì)因強(qiáng)度不足而被拉伸，產(chǎn)生塑性變形，這時(shí)螺栓的預(yù)緊力過(guò)小而無(wú)法滿足使用要求，螺栓也會(huì)因預(yù)緊力不足而相繼被剪斷。圖1斷裂的螺栓一36—學(xué)兔兔www.xuetutu.com大，超過(guò)了材料的屈服極限，造成螺栓產(chǎn)生永久變(1)nr形，螺栓因塑性拉長(zhǎng)而失去彈性，最終導(dǎo)致斷裂。式中：廠一考慮摩擦因數(shù)的不穩(wěn)定而引入的可靠3螺栓擰緊力矩理論計(jì)算性系數(shù)，可取1．2～1．5；行走馬達(dá)與驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)普通螺栓組連接并承卜螺栓組所受的驅(qū)動(dòng)力矩，N·m；t——驅(qū)動(dòng)輪與行走馬達(dá)接觸面之間的摩擦受旋轉(zhuǎn)力矩，其工作原理是擰緊螺栓后，靠接合面因數(shù)，取值如表1所示；間的摩擦力矩來(lái)平衡旋轉(zhuǎn)力矩

5、，假設(shè)各螺栓所受n——螺栓數(shù)量；預(yù)緊力相等，并集中在螺栓中心處。各螺栓所受預(yù)緊力為：r一螺栓分布半徑，mm。表1預(yù)緊連接結(jié)合面的摩擦因數(shù)值被連接件鋼或鑄鐵件鋼結(jié)構(gòu)件表面狀態(tài)干燥的加工表面l有油的加工表面噴砂處理I涂敷鋅漆l軋制、鋼刷清理表面fl值0．IO～0．16l0．06～0．IO0．45～0．55l0．400．50l0．300．35『l預(yù)緊力的大小需根據(jù)螺栓組受力的大小和連螺栓直徑d=16mm，螺栓等級(jí)10．9接的工作要求決定。設(shè)計(jì)時(shí)首先要保證所需的預(yù)緊螺栓數(shù)量n=22力，又不應(yīng)使連接結(jié)構(gòu)的尺寸過(guò)大。一般規(guī)定擰緊螺栓分布半徑r=220mm后螺紋連接件的預(yù)緊應(yīng)力不得超過(guò)其材料屈服極

6、螺距t=2mm限的80％，對(duì)于一般連接用鋼制螺栓，推薦預(yù)緊原始三角形高度：：1．732mm力按下式計(jì)算：碳素鋼螺栓：=(0．60．7)o-el外螺紋內(nèi)徑dl=d-2x5xh=13．835mm合金鋼螺栓：=(O．5～0．6)0-,4式中：_一螺栓材料的屈服極限，MPa；外螺紋中徑d2=d一2x}xh=14．701mmA_一螺栓公稱應(yīng)力的截面積，mm2螺紋的計(jì)算直徑d3=d一=13．546mmAs---}(華)螺紋的公稱應(yīng)力截面積A=}()=d3=等156．668mm式中：d，——外螺紋內(nèi)徑，mm；10．9級(jí)螺栓的理論屈服點(diǎn)為=900MPad1——外螺紋中徑，mm；推薦預(yù)緊力Fl=0．6

7、o'dls=8．46X104N——螺紋的計(jì)算直徑，mm；取F1．5，／x=0．16代入式(1)計(jì)算可得，單個(gè)螺栓所受預(yù)緊力——螺紋的原始三角形高度，h：￡，mm；66438．533Nt——螺距，mm。單個(gè)螺栓所需摩擦力為：Fm=~zF=0．16X66438．533=單個(gè)螺栓所需摩擦力為：F(2)l0630N單個(gè)螺栓所需擰緊力矩為：To=1．2Fd(3)對(duì)于達(dá)克羅處理的螺栓，其螺紋當(dāng)量摩擦因數(shù)式中：=1()為0．15～0．2，取=0．16=()=(0．16+