装载机机架3种铰接点失效原因及解决方法

目前装载机普遍采用铰接式机架，铰接式机架的铰接处承受装载机自身的质量、承载物料的质量、作业时的推力、转向时的扭力。为了提高机架铰接处承载能力，将铰接处设计成上、下同轴的2个铰接点。通常上铰接点不承受轴向力，称为“浮动铰接点”，下铰接点承受轴向力，称为“紧铰接点”。“紧铰接点”不仅要承受较大的轴向力与径向力，而且还有承受很大的扭矩，本文在讲述销套式、球铰式和圆锥滚子轴承式“紧铰接点”结构的基础上，分析失效原因并提出解决方法。

1.销套式铰接点

（1）结构

销套式铰接点通过销轴、销套连接，销轴与轴套为间隙配合，销套与后机架孔为过盈配合，前机架与后机架之间的轴向力通过销套上、下的垫片传递。其结构如图1所示。这种铰接形式结构简单、工作可靠，但是要求上、下2个铰接点的销孔应有具较高的同轴度。

（2）失效原因

装载机工作时机架会因受力过大而产生变形，该变形会造成销套式铰接轴上、下2个铰接轴的轴孔难以达到同轴度要求，因此，销轴与销套的间隙应略大。但是过大的间隙会使销套无法实现全密封，造成干摩擦并加剧磨损。

如果销轴与销套间进入杂质或不良，加之装载机重载时机架会产生变形而使径向力更大，造成销轴和销套磨损而失圆，甚至出现卡滞现象，由此会造成转向困难或者转向异响。

（2）解决方法

针对销轴与销套问题，可以采用自轴套或者在销轴处采用动密封环的方法改善和密封效果，以防止销轴卡滞和干摩擦。

2.关节轴承式铰接点

（1）结构

关节轴承式铰接结构通过关节轴承将前、后机架连接，如图2所示。在前机架的销孔处安装台阶式销轴，关节轴承内圈采用过盈配合安装在销轴上。关节轴承内圈下端套装隔套、T型淬硬套，通过底端盖及螺栓将关节轴承内圈顶在销轴的台阶轴上，由此实现关节轴承内圈的轴向定位。关节轴承外圈采用过盈配合安装在后机架的座孔上，通过顶端盖将关节轴承外圈固定，以实现关节轴承外圈的轴向定位。关节轴承内、外圈之间球形接触面的相对转动可实现机架摆动动作。

关节轴承球形接触面具有调心功能，以适应装载机重载时机架出现的变形，从而使铰接点的受力得到改善。关节轴承球形接触面可以承受轴向力，用以传递前机架与后机架之间的轴向载荷。

（2）失效原因

关节轴承内、外圈之间是滑动摩擦，需要经常加油，若加油不及时或其间隙内有杂质侵入就会发生干摩擦，造成关节轴承失效。

关节轴承能承受径轴向载荷，当其承受的轴向载荷较大时，其内、外圈表面的接触应力超出轴承材料的许用应力时，轴承会发生粘结磨损，甚至出现破裂。关节轴承内、外圈发生粘结磨损时，必将施加给销轴巨大扭矩，该扭矩反复作用于销轴上，会造成底端盖螺栓松动，还会造成关节轴承内圈与隔套及销轴台阶面的磨损，使关节轴承内圈的轴向定位失效。

T型淬硬套与销轴之间存在间隙，当水平方向的径向力较大时，销轴相对于前机架会有轻微移动，该轻微移动会造成底端盖螺栓松动。如图3所示。如果螺栓松动势必会造成轴向定位失效，从而使销轴上、下窜动，进而导致关节轴承失效。而关节轴承失效后，会增加转向阻力。

（3）解决方法

应保证关节轴承状况良好，以避免干摩擦。针对关节轴承端面磨损问题，可将关节轴承内圈及销轴台阶端面面积增大，以增大其轴向承载能力。在满足装配及工艺要求的前提下，尽量将淬硬套与销轴之间配合间隙缩小。针对螺栓容易松动问题，可对螺栓采用物理或机械防松措施，或将底端盖螺栓加大。

3.圆锥滚子轴承式铰接点

（1）结构

圆锥滚子轴承式铰接点通过2个圆锥滚子轴承将前、后机架连接，如图4所示。由于圆锥滚子轴承为滚动摩擦，摩擦阻力及磨损较小，使得机架转向灵活。前机架的销孔处安装销轴，2个圆锥滚子轴承的内圈套装在销轴上，底端盖下端有2组螺栓。

螺栓组1用于将套在销轴上的上隔套、2个圆锥滚子轴承内圈、下隔套轴向固定。下隔套内孔设有环形槽，在螺栓组1的预紧力作用下，环形槽可使下隔套产生弹性变形，以使底端盖与销轴端面紧密贴合。

螺栓组2将底端盖连同销轴固定在前机架的下铰接板上，使底端盖与前机架紧密贴合，并将销轴上的组件轴向定位。2个圆锥滚子轴承的外圈通过上盖和下盖及螺栓固定在后机架上。前机架轴向力通过滚子轴承的锥面、下隔套、底端盖传递到后机架上。

（2）失效原因

底端盖与销轴端面、底端盖与前机架2处必须紧密贴合，如果其中1处不能紧密贴合，出现轴向、径向晃动都会造成上、下铰接轴孔被磨损成椭圆形。

销轴与隔套为间隙配合，当水平方向的径向力较大时，销轴相对于隔套产生轻微径向移动，当径向力大于销轴和底端盖间的摩擦力时，螺栓组1会逐渐松动。隔套与前机架轴孔之间为间隙配合，当水平方向的径向力较大时，隔套相对于前机架轴孔径向摆动时，底端盖上螺栓组1螺栓会产生晃动，由此造成松动。一般情况下底端盖上螺栓组1会首先松动，但是如果其预紧力大于螺栓组2预紧力较多时，螺栓组2也会松动。

（3）解决方法

解决圆锥滚子轴承铰接处螺栓松动的方法是尽量将隔套与铰接轴孔、隔套与销轴间的配合间隙缩小。

综合论述，销套式铰接形式由于其对中性不好、易于磨损，目前装载机前、后机架的铰接点几乎不再采用。关节轴承式铰接结构应用较多。圆锥滚子轴承铰接方式转向阻力小、可靠性较高能、承受较大的轴向力及径向力，工作时机架受力合理，轴向定位可靠，已越来越多的为现代装载机所采用。

（作者地址：广西壮族自治区柳州市柳南区柳太路1号广西柳工机械股份有限公司545007）