ZYYG170A液壓鑿巖機齒輪箱高溫的原因分析及改進

曹偉，李兆駿，李芳，扶躍華，謝加權

0 引言

ZYYG170A型液壓鑿巖機是中船重工中南裝備有限責任公司在ZYYG170型液壓鑿巖機的基礎上進行優化改進的產品，在改進過程中，對齒輪箱總成的設計進行了局部修改。改進后的鑿巖機樣機在河南某隧道工地使用時出現了齒輪箱高溫的異常現象，最高溫度一度超過110℃，遠高于正常溫度（80℃以下）并伴有回轉動作失靈的現象。

1 齒輪箱結構簡介

圖1中，ZYYG170A型液壓鑿巖機的齒輪箱由齒輪箱體、大齒輪、小齒輪、軸承、傳動軸、襯套、釬尾套等零件組成。襯套外圓與大齒輪內孔之間為過盈配合，襯套內孔與釬尾套之間為間隙配合，釬尾套可沿軸線在襯套內往復運動。大小齒輪通過軸承定位，可以自由轉動。

圖1 齒輪箱示意圖

2 技術分析

根據故障現象，可以從以下幾種情況分析其產生的原因。

2.1 潤滑脂不夠導致的摩擦發熱

鑿巖機在班前準備工作中已加入了足量的專用潤滑脂，在現場發現溫度異常后，又補加了部分專用潤滑脂，專用潤滑脂已從觀察孔中溢出，說明潤滑脂是足夠的。再次開機測試，溫度依然異常，故可排除潤滑脂不夠的可能性。

2.2 齒輪箱中有異物造成卡滯、摩擦加劇，導致發熱加劇

將齒輪箱拆解并清洗干凈后，并未發現有明顯的異物，大、小齒輪零件表面沒有明顯的劃傷或擠壓傷痕，齒輪及軸承表面顏色正常，沒有明顯的高溫燒蝕痕跡，見圖2。故可排除齒輪箱中進入異物的可能性。

圖2 大齒輪及軸承現場清洗后的照片

2.3 零件配合間隙較小導致的摩擦發熱

在拆解襯套和釬尾套時，發現襯套與釬尾套已經抱死，釬尾套顏色發烏，有明顯的高溫燒蝕痕跡，見圖3。由此可見，造成高溫的發熱源在襯套和釬尾套之間。

為了進一步確認發熱原因，我們對襯套受熱膨脹的幅度做了理論計算，計算過程如下。

假設襯套安裝時溫度為20℃，正常工作時溫度為80℃，且襯套高度不發生變化。則襯套安裝時的體積為

式中V1——襯套安裝時的體積，m3

D——襯套安裝時的外徑，mm

d1——襯套安裝時的內徑，mm

H——襯套安裝時的高度，mm

工作時襯套的體積為

式中V2——襯套工作時的體積，m3

d2——襯套工作時的內徑，mm

α——熱膨脹系數，1×10-6/℃

T1——襯套安裝時的溫度，℃

T2——襯套工作時的溫度，℃

由以上公式可推導出

當D=67.5mm，d1=63.5mm，T1=20℃，T2=80℃時，可求得d2=63.49mm，此數值已經進入負公差，若T2更大，d2會更小。當D，T1，T2不變時，若要d2增大，則需增大d1。

圖3 釬尾套及襯套從齒輪箱內取出時的照片

以上計算結果和實際情況基本吻合。

3 改進措施

4 結束語

ZYYG170A型液壓鑿巖機齒輪箱高溫的原因是襯套與釬尾套之間的配合間隙太小，在鑿巖機運行過程中因摩擦加劇產生大量熱量而造成的。其根本原因是襯套內孔尺寸在下極限時，由于安裝時的擠壓作用，內孔尺寸縮小，導致襯套與釬尾套之間的配合間隙過小。通過調整襯套內孔的公差范圍，齒輪箱高溫的問題已得到解決。