液壓挖掘機鋼履帶鏈銷軸的拆裝工裝設(shè)計思路

覃朝云

（廣西玉柴重工有限公司，廣西 玉林 537005）

液壓挖掘機因功能多，適應性強而在越來越多的基建、礦山等項目上使用，機器總質(zhì)量從數(shù)百千克到數(shù)十噸，甚至上百噸，全部集中在履帶上。小型挖掘機（8 t以下）一般采用膠履帶結(jié)構(gòu)，中大型挖掘機（8 t以上）的履帶，一般采用鋼板鏈結(jié)構(gòu)，為了保證其在行走、轉(zhuǎn)向、工作時沖擊的穩(wěn)定性，達到耐磨耐用的要求，履帶鏈銷軸連接時，一般采取過盈配合。履帶對接處過盈配合與加卡銷防脫兩種方法都有采用，為了連接穩(wěn)固，過盈量一般達到0.1～0.2mm。在挖掘機生產(chǎn)企業(yè)進行履帶連接，特別是在工地上進行拆裝履帶時，這樣的裝配過盈量，很難將銷軸拆出或裝進履帶鏈孔里。即使在車間里有冷凍法進行作業(yè)，用簡單的敲擊方法也很難裝配，甚至履帶鏈無法承受側(cè)向的撞擊，而產(chǎn)生“開口”現(xiàn)象，形成破壞。售后服務(wù)人員在工地上更換履帶鏈節(jié)時，在沒有冷凍條件下，拆裝履帶鏈更是成了一個頭痛的問題。

設(shè)計一種結(jié)構(gòu)與使用比較簡單實用、適合在車間特別是在野外工地上使用的拆裝工裝，對提高生產(chǎn)及維修效率、減輕作業(yè)工作量，都相當重要。因挖掘機型號較多，級別差別較大，故本文討論的鋼履帶銷軸拆裝工裝設(shè)計，只提供設(shè)計思路，對具體尺寸及受力分析計算等，則不做詳細探討。

1 挖掘機鋼履帶結(jié)構(gòu)簡述

挖掘機的鋼履帶組成比較簡單，有鏈軌總成、履帶板、螺栓、螺母組成，其中鏈軌總成又包含有鏈節(jié)，內(nèi)襯套及銷軸（卡銷式接口還有卡銷），鏈節(jié)與鏈節(jié)之間用銷軸配合內(nèi)襯套連接起來，在生產(chǎn)挖掘機底盤時，整條履帶最后也要對接起來，有間隙配合與過盈配合兩種形式。當采用間隙配合時，連接方式為卡銷防脫形式，連接時的軸可以輕輕敲打穿過鏈節(jié)孔，再插入卡銷將連接銷軸卡住防脫。當連接的間隙配合為過盈配合時，與其他普通鏈節(jié)一樣，需要較強的外力，才能將銷軸穿過鏈節(jié)孔，再依靠過盈量進行壓緊防脫。當使用不當或鏈節(jié)發(fā)生意外破裂致斷時，整條履帶會斷裂脫落，挖掘機也無法進行工作，必須更換鏈節(jié)后把履帶再次連接起來，才能開動機器實現(xiàn)移動或工作。圖1為履帶結(jié)構(gòu)示意簡圖。

圖1 履帶結(jié)構(gòu)示意圖

2 銷軸普通拆裝法的不足

由于鏈節(jié)與銷軸的過盈量比較大，相互間的壓緊力也很大，簡單的敲擊拆裝，會產(chǎn)生振動，鏈節(jié)孔與銷軸承受方向變化較大的瞬時撞擊力，會產(chǎn)生不同軸的力量，容易使銷軸或鏈孔的側(cè)面壓迫，出現(xiàn)磨損，使銷軸或鏈節(jié)損壞報廢。在銷軸穿到鏈節(jié)開口端另一側(cè)時，由于沒有反作用力的支撐，很容易造成此位置向外擴張變形，形狀變異，無法再穿過銷軸，造成鏈節(jié)的報廢。

我國的挖掘機企業(yè)在生產(chǎn)挖掘機底盤的過程中，在此工序上的自動化程度不高，基本還處于單件生產(chǎn)的狀態(tài)。在連接鋼履帶銷軸時，沒有必要也不值得采取全自動的設(shè)備進行。特別由于挖掘機的維修，基本都是在工地上進行，也不具備使用自動化設(shè)備的條件。由于沒有合適的工裝，靠簡單的普通拆裝，損壞鏈節(jié)或銷軸造成的損失不小。

要解決以上普通拆裝法的不足，必須解決下面問題：

（1）有足夠大的壓迫力；

（2）持續(xù)的而不是瞬時沖擊力；

（3）導向使壓迫力方向與銷軸同軸，減少其他方向的力；

（4）有一反作用力，將另一側(cè)的鏈節(jié)保護，防止其向外擴張形成“開口”；

（5）整個結(jié)構(gòu)較簡單，總質(zhì)量較小，方便工地維修作業(yè)。

3 拆裝工裝的結(jié)構(gòu)及工作過程

有兩種設(shè)計，可以解決普通拆裝方法不足的問題：人力旋轉(zhuǎn)梯形螺桿或液壓系統(tǒng)壓迫銷軸。二者的區(qū)別，僅為壓迫力的產(chǎn)生是由人力旋轉(zhuǎn)梯形螺桿壓迫銷軸，還是由液壓力壓迫銷軸，其他結(jié)構(gòu)是基本相同的。梯形螺桿形式是在人力作用力使螺桿順螺紋方向前進，從而推動銷軸，達到拆裝目的，結(jié)構(gòu)及原理比較簡單。在此，著重介紹液壓系統(tǒng)形式。

液壓系統(tǒng)拆裝履帶銷軸的工裝基本結(jié)構(gòu)由2塊擋板、2條拉桿、1個工藝導向銷軸、1個導向套、1個油缸及相應螺母組成。為了達到滿足多種位置或高度要求，可以增加相應的固定架或高低調(diào)節(jié)裝置。作為壓緊力來源，也可以用人力旋轉(zhuǎn)梯形螺桿壓迫銷軸，對銷軸施加力，使之裝入或拆出鏈節(jié)孔，本文只討論液壓方法的基本結(jié)構(gòu)。

基本結(jié)構(gòu)示意簡圖如圖2（此圖狀態(tài)為裝銷軸，當拆銷軸時，鏈軌上的銷軸與工藝導向銷軸位置相反）。

圖2 工裝基本結(jié)構(gòu)簡圖

4 工裝的工作原理

利用擋板2固定油缸，擋板1壓緊鏈節(jié)一側(cè)，再用拉桿把2塊擋板連接成一體，油缸桿在液壓力作用下，通過導向套對銷軸進行壓迫，利用鏈節(jié)對面一側(cè)作反作用力，防止銷軸穿過開口端外側(cè)時無反作用力而產(chǎn)生向外擴張變形；兩鏈節(jié)間中間孔與導向套，作為定位導向結(jié)構(gòu)，減少在拆裝時產(chǎn)生側(cè)向力而出現(xiàn)側(cè)向壓迫磨損；液壓缸的液壓力對銷軸施加持續(xù)的壓緊力，使銷軸慢慢向外（拆）或向內(nèi)（裝）移動，從而達到拆裝目的。

5 液壓系統(tǒng)組成及工作原理

（1）液壓系統(tǒng)組成。此工裝的液壓系統(tǒng)由1個手搖液壓泵，1個兩位四通手動換向閥，1條液壓油缸，1個溢流閥、若干膠管、接頭組成。

（2）液壓系統(tǒng)工作原理。手搖液壓泵可產(chǎn)生最大工作壓力為63MPa，本身已集合油箱，壓力油缸，單向閥等結(jié)構(gòu)，是產(chǎn)生壓力源裝置。筆者使用的是德州宇力液壓有限公司的SYB-2

超高壓系列手動泵（外形如圖3，技術(shù)參數(shù)如表1）。

圖3 超高壓手動泵外形圖

表1 超高壓手動泵技術(shù)參數(shù)表

（3）兩位四通閥的作用。是使油缸桿在返回的的換向，因手搖液壓泵只有單向輸出管油口，沒有回油口，故在液壓油缸回油時，可將回油膠管直接連接手搖液壓泵的注油口（相當于挖掘機液壓系統(tǒng)的回油箱），實現(xiàn)回油；溢流閥的作用，在油缸在頂?shù)蕉祟^時繼續(xù)加壓則溢流，保障液壓系統(tǒng)安全；液壓油缸選用最大工作壓力20MPa以上，行程應最少應大于銷軸長度的2/3。筆者使用的是玉柴YC85-8挖掘機推土油缸改裝而成，活塞外徑為Φ40mm，最大工作壓力為31.5MPa，活塞桿行程150mm，將活塞桿頭部處理平整后使用（簡化的液壓原理圖如圖4）。

圖4 液壓原理簡圖

6 設(shè)計的驗證及補充說明

6.1 設(shè)計驗證

由力與壓強及作用面積關(guān)系可知

F=PA=（P×π×D2/4）/9.8

計算推土油缸所能產(chǎn)生最大推力

F=31.5×106×3.1416×0.042/4）≈39.58（kN）

這是相當大的推力，因銷軸與孔過盈配合的磨擦力計算比較復雜，筆者只進行實踐驗證：用此工裝對玉柴1臺32 t和1臺36 t挖掘機履帶銷軸進行裝入鏈節(jié)中，同時用壓力表測手搖液壓泵的最大壓力，發(fā)現(xiàn)在壓力約18MPa時，已可以順利將銷軸壓入鏈節(jié)安裝孔中，所以筆者設(shè)計使用的工裝，基本可以完成40 t以下的中大型挖掘機鋼履帶的銷軸安裝與拆卸。

6.2 補充說明

（1）從工裝結(jié)構(gòu)與手搖液壓泵的外形尺寸及凈質(zhì)量等參數(shù)來看，整個工裝比較輕便，非常適合野外維修使用，在生產(chǎn)挖掘機底盤車間的履帶連接，也是比較實用的；

（2）工藝導向銷軸外徑應比履帶銷軸小約0.5～1mm，以達到定位導向作用；

（3）為減短工裝整體長度，油缸行程可以略小于履帶銷軸長度，但不應小于履帶銷軸的2/3，因為在裝履帶銷軸的前1/3端及拆卸的最后1/3端，磨擦力相對較小，可以用鋼棒敲擊的方法進行，在油缸活塞行程不足時，設(shè)計一輔助銷軸，可以將油缸活塞收縮一段距離后再加上輔助銷軸（類似工藝導向銷軸），再進行頂壓；

（4）對于小型挖掘機的履帶，可以從外型尺寸及油缸大小進行調(diào)整，使工裝更簡便合用，也可以根據(jù)各挖掘機情況及使用工況增加相應的結(jié)構(gòu)，比如加上高低調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)或其他定位結(jié)構(gòu)等。

7 結(jié)束語

此液壓挖掘機鋼履帶鏈銷軸拆裝工裝的設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，對于挖掘機底盤生產(chǎn)及售后服務(wù)的履帶拆裝都非常實用，也可以使用在別的履帶式工程車輛及設(shè)備，在過盈配合的孔軸結(jié)構(gòu)拆裝，也極具參考借鑒價值。

[1]黃 誼，等.液壓傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]薛源順，機床夾具設(shè)計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[3]王宗君.加速挖掘機改進創(chuàng)新促進挖掘機生產(chǎn)企業(yè)的振興和發(fā)展[J].建筑機械，1998，（5）：30-33.

[4]張 鐵.液壓挖掘機結(jié)構(gòu)原理及使用[M].北京：石油大學出版社，2002.

[5]徐 灝.機械設(shè)計手冊(第4卷)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992.