裝載機銷軸咬銷改進方案

花慶寶，莫　琦，李慧瓊，王俊梁

（1.廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州545007；2.廣西科技大學機械工程學院，廣西柳州545006）

裝載機銷軸咬銷改進方案

花慶寶1，莫琦1，李慧瓊1，王俊梁2

（1.廣西柳工機械股份有限公司，廣西柳州545007；2.廣西科技大學機械工程學院，廣西柳州545006）

裝載機工作裝置的銷軸“咬銷”問題是用戶長期反饋的質量問題之一，“咬銷”問題反映了銷軸工作時發出異響聲音并過度磨損，極大縮短鉸鏈的壽命，主要表現在動臂及動臂油缸與前車架連接鉸鏈兩個位置。通過理論及試驗結果分析，調整鉸鏈配合間隙，提高接觸面粗糙度，減小相對運動摩擦力以及改進裝配工藝，并對改進實驗后的銷軸進行分析，找到了影響“咬銷”問題的兩個重要因素為配合間隙與接觸面摩擦因子。最終結合銷軸或襯套鍍鋅工藝改進，解決了裝載機銷軸“咬銷”的問題。

裝載機銷軸；咬銷；襯套鍍鋅

輪式裝載機是當今工程建設中應用最為廣泛的一種工程機械，裝載機工作裝置是完成裝卸作業并帶有液壓油缸的空間多連桿機構。通過鏟斗鏟掘、收斗、轉向、運輸和卸料動作構成一個完整的工作循環。各連桿構件之間通過銷軸連接實現相對轉動，同時，構件之間亦通過銷軸來傳遞力，因此銷軸的質量對裝載機具有重要意義［1］。

作為裝載機的重要連接部件，銷軸在工作過程中承受劇烈的摩擦力，故要求表面具有良好的耐磨性。對于裝載機銷軸來說，其磨損階段大體分為3個階段，即磨合階段、正常磨損階段和嚴重磨損階段，判斷其磨損機理最主要的依據是銷軸磨損表面形貌。銷軸加工是機械加工中的重要內容，銷軸加工質量對裝載機的裝備有著重要影響［2-4］。

裝載機工作裝置的銷軸“咬銷”問題是用戶長期反饋的質量問題之一，“咬銷”問題反映了銷軸工作時發出異響聲音并過度磨損，極大縮短鉸鏈的壽命。多年來柳工投入大量技術力量解決此問題，力爭消除裝載機質量問題上的“牛皮癬”。

1　消除銷軸咬銷的試驗

試驗目的：消除異響，并提高銷軸壽命，減少內外反饋。

1.1控制單因素的試驗

第一次試驗：通過優化潤滑脂潤滑性能，以期找到改善鉸接銷咬銷問題的方法，增加零部件可靠性，然而發現潤滑狀態無法承受鉸銷處所受載荷，盡管異響有所降低，但仍無法徹底消除。從試驗效果及成本比較分析后認為，由于各潤滑脂抗極壓效果不十分明顯，因此通過優化潤滑脂并不能解決銷軸的咬銷問題。

第二次試驗：通過試驗發現，軸套八字槽的設計、毛刺、銳邊對磨損有一定的影響：內表面噴涂二硫化鉬軸套及鑲嵌石墨軸套對“咬銷”現象有明顯的改善，但不能完全消除；改善型單八字軸套對“咬銷”現象改善不大；雙八字軸套優化試驗對減輕摩擦副異響有一定的作用，但仍不能完全消除“咬銷”現象。最終只能得出磨損的主要部位為動臂及動臂油缸與前車架連接鉸鏈2個位置，但改進預防措施沒有切中重點，沒有考慮影響咬銷問題的另一個重要因素——配合間隙。

1.2控制多因素的試驗

1.2.1第一批試驗技術方案

通過以上的試驗并沒有解決咬銷問題，問題依然很嚴峻，圖1是用戶反饋后從裝載機動臂上卸下的銷軸的磨損情況。

圖1　改進前動臂銷軸磨損情況

從控制多因素的角度著手，不僅改進工作裝置的銷軸配合間隙，還通過鍍鋅等方法改變銷軸表面質量。第一批試驗的技術方案：

（1）合理放大襯套內徑公差，調整鉸鏈配合間隙，增加銷軸表面鍍鋅處理：調整參數后，減小動臂與前車架鉸鏈配合間隙、動臂油缸與前車架鉸鏈配合間隙；

（2）提高接觸面粗糙度，減小相對運動摩擦力，即將試驗機型的襯套內表面粗糙度提高；

（3）改進裝配工藝：全方位對襯套進行壓裝、裝配時用毛巾將銷軸及襯套內壁擦干凈，確保無固體顆粒殘留裝配表面，抹油膜后裝配。

銷軸及襯套經過加工、檢驗合格后裝機，負載5 t配重進行舉升試驗，最后將動臂銷軸拆卸下來。擦拭后觀察可知銷軸僅受力部位的鋅層被磨損，表面光滑無磨痕。再觀察動臂與油缸鉸鏈內黃油潤滑情況發現孔潤滑情況良好、均勻，不同的槽口方向潤滑效果上沒有明顯的差異。圖2是拆卸后動臂銷軸磨損情況。

圖2　第一次試驗后動臂銷軸磨損情況

1.2.2第二批試驗技術方案

根據第一次試驗后動臂銷軸磨損情況，為驗證襯套鍍鋅解決咬銷問題的可行性，并從降低成本的角度考慮，進行了第二次試驗。第二次試驗的技術方案：

（1）合理放大襯套內徑公差，調整鉸鏈配合間隙：調整參數后，減少動臂與前車架鉸鏈配合間隙、動臂油缸與前車架鉸鏈配合間隙；

（2）裝配工藝改進：裝配時用毛巾將銷軸及襯套內壁擦干凈，確保無固體顆粒殘留，抹油膜后裝配。

同樣零件經加工、檢驗，確保襯套加工尺寸的合格與銷軸鍍鋅層表面的良好、均勻。負載5 t配重舉升試驗，最后將動臂銷軸拆卸下來。擦拭后觀察可知銷軸表面光滑，無磨痕，僅受力部位有潤滑脂油痕。且與第一次試驗相比每臺套襯套的鍍鋅成本僅為銷軸10%左右，成本低廉，具有批量推廣的可行性。圖3是拆卸后動臂銷軸磨損情況，表1為襯套及銷軸鍍鋅成本對比分析。

圖3　第二次試驗后動臂銷軸磨損情況

表1　襯套及銷軸的鍍鋅成本對比

1.2.3第三批試驗技術方案

前兩次試驗結果表明本次改進方案能有效解決裝載機出廠前工作裝置異響磨損的問題，為了進一步驗證襯套鍍鋅解決工作裝置異響磨損方案的可靠性以及大批量推廣的可行性，進行了第三次試驗。試驗技術方案：

（1）尺寸更改及表面質量改進：零件表面粗糙度按圖紙要求嚴格加工并整體鍍鋅、對油槽邊角進行修整；

（2）裝配工藝：裝配時用毛巾將銷軸及襯套內壁擦干凈，確保無固體顆粒殘留裝配表面，抹油膜后裝配；

（3）試裝：將部分襯套替換為鍍鋅襯套，銷軸替換為鍍鋅銷軸。

本次試驗是小批量試驗，零件生產過程中嚴格控制裝配過程中的毛刺清理情況與銷軸表面鍍鋅層質量。裝配后負載5 t配重舉升試驗。最后將動臂銷軸拆卸下來。擦拭后觀察可知普通銷軸表面光滑無磨損痕跡，鍍鋅銷軸僅鍍鋅層被磨損，銷軸本體表面光滑無磨損痕跡，且配重舉升過程中無異響。圖4是拆卸后動臂銷軸磨損情況。

圖4　第三次試驗后動臂銷軸磨損情況

綜上所述，本次試驗采用的改進方案效果明顯，成本較低，小批量結果穩定，具備大批量推廣的可行性。

2　結論及改進措施

多次試驗對比分析可見，采用襯套鍍鋅后，銷軸鍍鋅與不鍍鋅均不被磨損、負載舉升調試時有稍小的聲響，但銷軸并未受損傷，證明了試驗方案對銷軸起到較好的保護作用。最后一次小批量試驗結果表明：襯套鍍鋅穩定，無異響磨損內反饋，銷軸無磨損，且改進方案效果明顯，成本較低，結果穩定，具備大批量推廣的可行性。

［1］宋云鵬，張保議，丁國運.挖掘機銷軸的斷裂失效分析［J］.現代制造技術與裝備，2015，（5）：12-14.

［2］黃意業，梁振國，曾純亮.裝載機銷軸潤滑油槽孔設計［J］.建設機械技術與管理，2015，（5）：9-16.

［3］孫冬冬，王玉玲，阮文峰，等.利用磨粒信息的裝載機銷軸表面磨損預測分析［J］.現代制造工程，2014，（4）：35-38.

［4］侯典帥，劉朋.關于銷軸的加工質量分析［J］.科技資訊，2014，（10）：143-145.

The Analysis of Bite Pin on Pin Shaft for Loader

HUA Qing-bao1，MO Qi1，LIHui-qiong1，WANG Jun-liang2
（1.Guangxi Liugong Machinery Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi545007，China；2.Guangxi University of Science and Technology，Liuzhou Guangxi545006，China）

The pin shaft is the working device of loader，one of the quality problems of the loader is the bite pin on pin shaft，which reflects the excessive wear and shorten the life of the hinge.We combine pin shaft of the related theoretical and experimental results，by improved bushing diameter tolerances，adjusted the hinges with the gap，improved the contact surface roughness，reduced the relative motion friction，and test the pin shaft weared degree analysis，we found that themajor reason of pin shaftwear are that two position：one is themoving arm and the movable arm oil cylinder，the other is in the front frame hinged connection，In the same time，we also found the twomost important factors of the problem are clearance and friction factor.In the end，we finish the weaker and elimination of the pin shaft on the loader through the pin galvanized and modified liner galvanized.

loader pin shaft；bite pin；bushing galvanized

TH243

B

1672-545X（2016）05-0114-02

2016-02-19

花慶寶（1986-），男，廣西北海人，本科，助理工程師，主要從事裝配工藝、產品調試檢測工作。