1.故障现象
市场报告反馈,我公司某小型液压挖掘机在工作600h后,个别支重轮出现漏油现象,具体漏油位置在轮体与轴座之间,如图1所示。
2.结构及密封原理
(1)结构
该型挖掘机支重轮主要由油塞1、轴座2、浮封胶圈3、浮动密封环4、衬套5、轮体6,轮轴7,O形密封圈8、挡圈9组成,如图2所示。
支重轮左、右轴座2及轮轴7固定在挖掘机行走架上,不转动。衬套5固定在轮体6内,轮体6及衬套5可绕轮轴7转动。轮轴7两侧的挡圈9对轴座2进行轴向定位,轴座2定位后,衬套5两侧翻边抵住轴座2,对轮体6进行轴向定位,使挖掘机转向时履带对轮体6的轴向力传递到轮轴7上。
(2)密封原理
在油塞处可向支重轮腔体内注入润滑油,支重轮腔体依靠轴座与轮体间的浮动油封环、轴座与轮轴间的O形密封圈实现密封。
支重轮两侧轴座及轮体的密封腔内设有浮动密封环,浮动密封环是一对可以相对转动的金属环,其两侧设有浮封胶圈,浮动胶圈装入密封腔内被压缩,其弹性变形产生的压力压在浮动密封环上,使2个浮动密封环紧密贴合。浮动密封环属于液流阻力型非接触式动密封,浮动密封环的A处间隙内润滑油形成油膜,2个浮动密封环相对转动时油膜处油液流动,油液的T6度形成阻力,使浮动密封环既能相对转动,又能保证内部润滑油不会泄漏,达到密封效果。浮动密封环密封原理如图3所示。
3.查找漏油原因
(1)漏油位置
从支重轮结构及密封原理可以看出,有3个位置可能出现漏油:一是浮动密封环位置,二是油塞位置,三是轮轴端O形密封圈位置。我们对该型号挖掘机进行了大量调查,调查结果漏油部位主要是浮动密封环位置。
(2)漏油原因
我们与浮动密封环生产厂家沟通,厂家认为,浮动密封漏油主要出现在图3所示的A处,A处漏油有4种原因:一是2个浮动密封环之间压力过大,油膜失效,导致浮封环接触面变成干摩擦,使浮动密封环磨损加大,间隙增大;二是支重轮在受到侧向力冲击作用时,衬套与轴座之间发生磨损,加大2个浮动密封环之间间隙;三是浮动胶圈硬度过高、弹性差或者老化,弹性补偿能力减弱,导致2个浮动封密环之间间隙加大;四是润滑油黏度降低。
4.改进措施
(1)调整加工尺寸
为了避免浮动密封环间隙过大,我们决定向内调整轮轴两端挡圈槽位置,以保证装配后端盖与衬套翻边之间的间隙小于0.1 mm、装配后浮封胶圈对浮动密封环保持合理压力,如图4所示。
(2)改进密封圈
浮封胶圈在高温作用下会发生永久的塑形变形,造成其弹性补偿力变差。为此,我们将浮封胶圈的材料由丁睛橡胶改为耐高温的硅橡胶。
(3)压力测试
我们对改进后的支重轮进行了压力测试,即向轮体右侧施加压力(F),如图4所示。施加压力后,支重轮再未出现轮体向右窜动现象,轮体不再发生轴向窜动,浮动胶圈压缩量及浮动密封环接触压力得以保证。
5.改进效果
我们对改进后的支重轮进行了实际应用,市场反馈结果表明,改进后的支重轮漏油现象基本消失,由此解决了该型挖掘机支重轮漏油问题,提高了其行走装置的可靠性、安全性,受到客户好评。