1.故障现象
我公司1台32t级轮胎驱动钢轮振动压路机使用到5000h后,只要开启钢轮振动功能8~10min,就会出现发动机水温过高的“开锅”现象。该故障与开启钢轮振动机构有关,经检查发现其钢轮偏心轴轴承磨损严重,更换同型号轴承后使用不到30h,又出现相同故障。此次修复所用材料费和工时费很高(4.7万元),且延误工期。为此,我们对该故障进行了全面、彻底的排查和分析,在此基础上制定修复方法并予以实施。
2.故障排查与分析
(1)故障排查
对该机发动机冷却系统进行全面检查,未发现异常。
检测该机钢轮振动液压系统时,发现钢轮振动液压系统工作压力过高,达到40M P a。正常情况下,该液压系统溢流压力为42MP a,工作压力应在22~28MPa之间。振动液压系统工作压力过高,可造成液压油温度急剧上升。散热器冷却风扇为吹风式散热,冷却风先冷却液压油散热器、再冷却发动机散热器。若液压油温度急剧上升,可造成发动机冷却液温度过高。
检查液压泵、液压马达、溢流阀、液压滤芯、比例阀、液压油散热器等液压元件,均未发现异常。
将振动马达拆下,开启该机钢轮振动机构并全速行走,检测发动机及液压系统温度均正常,由此判定钢轮振动机构存在故障。
拆检钢轮振动机构,检查发现4套偏心轴轴承内圈均损伤、保持器均松旷,轴承内圈可在偏心轴轴颈上转动,测量轴颈与轴承内圈已出现0.045mm间隙。检查2根偏心轴轴颈均磨损、拉伤,测量2根偏心轴轴向串动量为5.2mm。偏心轴轴颈和轴承磨损情况如图1所示。
(2)故障分析
分析偏心轴轴颈和轴承损坏的原因,主要是轴承内圈与偏心轴轴颈出现间隙以及偏心轴轴向串动量过大。
该压路机振动频率为26~33Hz,激振力为590kN,发动机额定转速为2100r/min,开启振动机构时,钢轮偏心轴转速约为1950r/min。
分析认为,由于偏心轴轴承内圈与偏心轴轴颈出现间隙,且偏心轴轴向串动量过大,当心轴高转速旋转时,必然造成偏心轴轴承内圈与偏心轴轴颈产生剧烈摩擦,导致偏心轴轴径处温度急剧上升。该处温度上升增大了轴承的摩擦阻力,将偏心轴轴承烧蚀,致使发动机长时间处于高负荷工作状态。由于发动机长时间处于高负荷状态,造成发动机冷却液温度急剧升高。
3.修复方法
(1)更换轴承
我们选用德国FAG牌叫2326E.M.AC5型轴承作为钢轮偏心轴轴承。该品牌轴承技术成熟、质量稳定,适用于工作环境恶劣的工况。
(2)修复偏心轴
采用磨削。电镀一磨削方法对磨损严重的偏心轴轴颈进行修复。先将磨损的轴颈磨削平整,再通过电镀加大轴颈,最后按照GB/T275-93《滚动轴承与轴和外壳的配合》标准,将轴颈尺寸磨削到130mm(公差为+0.003~+0.028),即将偏心轴轴颈与轴承内圈的间隙配合改为过盈配合。
为解决偏心轴轴向串动量过大问题,我们将偏心轴中部安装偏心块处轴向尺寸由181.5mm改为185.5mm。修改方法如下:在偏心轴中部2个台阶侧面各增加1个经淬火处理、厚度为2mm的垫片,使偏心轴轴向串动量控制在1.20mm左右。修复后的偏心轴如图2所示。
(3)更换齿轮油
钢轮偏心机构原来使用85W/90 GL-5的齿轮油,根据经验,我们将该齿轮油更换成SHC630的美孚齿轮油,以提高偏心机构的使用寿命。
4.修复效果
我们将该32t级轮胎驱动钢轮振动压路机钢轮振动机构修复后,随即将其投入到望漠至安龙高速公路第10合同段路基工程试用,每日满负荷工作10h,连续运行一周。试用过程中检测液压油温度及压力、发动机冷却液温度、钢轮偏心轴轴承座温度均处于正常状态,修复效果良好。