覃朝云

（廣西玉柴重工有限公司，廣西 玉林 537005）

液壓挖掘機(jī)因功能多，適應(yīng)性強(qiáng)而在越來越多的基建、礦山等項(xiàng)目上使用，機(jī)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(jī)（8 t以下）一般采用膠履帶結(jié)構(gòu)，中大型挖掘機(jī)（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(shí)沖擊的穩(wěn)定性，達(dá)到耐磨耐用的要求，履帶鏈銷軸連接時(shí)，一般采取過盈配合。履帶對(duì)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(dá)到0.1～0.2mm。在挖掘機(jī)生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行履帶連接，特別是在工地上進(jìn)行拆裝履帶時(shí)，這樣的裝配過盈量，很難將銷軸拆出或裝進(jìn)履帶鏈孔里。即使在車間里有冷凍法進(jìn)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(shí)，在沒有冷凍條件下，拆裝履帶鏈更是成了一個(gè)頭痛的問題。

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

1 挖掘機(jī)鋼履帶結(jié)構(gòu)簡述

挖掘機(jī)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(jī)底盤時(shí)，整條履帶最后也要對(duì)接起來，有間隙配合與過盈配合兩種形式。當(dāng)采用間隙配合時(shí)，連接方式為卡銷防脫形式，連接時(shí)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(dāng)連接的間隙配合為過盈配合時(shí)，與其他普通鏈節(jié)一樣，需要較強(qiáng)的外力，才能將銷軸穿過鏈節(jié)孔，再依靠過盈量進(jìn)行壓緊防脫。當(dāng)使用不當(dāng)或鏈節(jié)發(fā)生意外破裂致斷時(shí)，整條履帶會(huì)斷裂脫落，挖掘機(jī)也無法進(jìn)行工作，必須更換鏈節(jié)后把履帶再次連接起來，才能開動(dòng)機(jī)器實(shí)現(xiàn)移動(dòng)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(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，鏈節(jié)孔與銷軸承受方向變化較大的瞬時(shí)撞擊力，會(huì)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(bào)廢。在銷軸穿到鏈節(jié)開口端另一側(cè)時(shí)，由于沒有反作用力的支撐，很容易造成此位置向外擴(kuò)張變形，形狀變異，無法再穿過銷軸，造成鏈節(jié)的報(bào)廢。

我國的挖掘機(jī)企業(yè)在生產(chǎn)挖掘機(jī)底盤的過程中，在此工序上的自動(dòng)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(shí)，沒有必要也不值得采取全自動(dòng)的設(shè)備進(jìn)行。特別由于挖掘機(jī)的維修，基本都是在工地上進(jìn)行，也不具備使用自動(dòng)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(shí)沖擊力；

（3）導(dǎo)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(hù)，防止其向外擴(kuò)張形成“開口”；

（5）整個(gè)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(jì)，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(jìn)，從而推動(dòng)銷軸，達(dá)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(gè)工藝導(dǎo)向銷軸、1個(gè)導(dǎo)向套、1個(gè)油缸及相應(yīng)螺母組成。為了達(dá)到滿足多種位置或高度要求，可以增加相應(yīng)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(duì)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(dāng)拆銷軸時(shí)，鏈軌上的銷軸與工藝導(dǎo)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(dǎo)向套對(duì)銷軸進(jìn)行壓迫，利用鏈節(jié)對(duì)面一側(cè)作反作用力，防止銷軸穿過開口端外側(cè)時(shí)無反作用力而產(chǎn)生向外擴(kuò)張變形；兩鏈節(jié)間中間孔與導(dǎo)向套，作為定位導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，減少在拆裝時(shí)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(duì)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(dòng)，從而達(dá)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(gè)手搖液壓泵，1個(gè)兩位四通手動(dòng)換向閥，1條液壓油缸，1個(gè)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(dòng)泵（外形如圖3，技術(shù)參數(shù)如表1）。

圖3 超高壓手動(dòng)泵外形圖

表1 超高壓手動(dòng)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(shí)，可將回油膠管直接連接手搖液壓泵的注油口（相當(dāng)于挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的回油箱），實(shí)現(xiàn)回油；溢流閥的作用，在油缸在頂?shù)蕉祟^時(shí)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(yīng)最少應(yīng)大于銷軸長度的2/3。筆者使用的是玉柴YC85-8挖掘機(jī)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(jì)的驗(yàn)證及補(bǔ)充說明

6.1 設(shè)計(jì)驗(yàn)證

由力與壓強(qiáng)及作用面積關(guān)系可知

F=PA=（P×π×D2/4）/9.8

計(jì)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(dāng)大的推力，因銷軸與孔過盈配合的磨擦力計(jì)算比較復(fù)雜，筆者只進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證：用此工裝對(duì)玉柴1臺(tái)32 t和1臺(tái)36 t挖掘機(jī)履帶銷軸進(jìn)行裝入鏈節(jié)中，同時(shí)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(shí)，已可以順利將銷軸壓入鏈節(jié)安裝孔中，所以筆者設(shè)計(jì)使用的工裝，基本可以完成40 t以下的中大型挖掘機(jī)鋼履帶的銷軸安裝與拆卸。

6.2 補(bǔ)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(gè)工裝比較輕便，非常適合野外維修使用，在生產(chǎn)挖掘機(jī)底盤車間的履帶連接，也是比較實(shí)用的；

（2）工藝導(dǎo)向銷軸外徑應(yīng)比履帶銷軸小約0.5～1mm，以達(dá)到定位導(dǎo)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(yīng)小于履帶銷軸的2/3，因?yàn)樵谘b履帶銷軸的前1/3端及拆卸的最后1/3端，磨擦力相對(duì)較小，可以用鋼棒敲擊的方法進(jìn)行，在油缸活塞行程不足時(shí)，設(shè)計(jì)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(dǎo)向銷軸），再進(jìn)行頂壓；

（4）對(duì)于小型挖掘機(jī)的履帶，可以從外型尺寸及油缸大小進(jìn)行調(diào)整，使工裝更簡便合用，也可以根據(jù)各挖掘機(jī)情況及使用工況增加相應(yīng)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(jī)鋼履帶鏈銷軸拆裝工裝的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，對(duì)于挖掘機(jī)底盤生產(chǎn)及售后服務(wù)的履帶拆裝都非常實(shí)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(jià)值。

[1]黃 誼，等.液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

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

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

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

[5]徐 灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第4卷)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.