摘 要：挖掘機(jī)在全國(guó)范圍內(nèi)已經(jīng)被大量應(yīng)用，大小臂與挖斗之間連接的軸銷(xiāo)經(jīng)常在使用中出現(xiàn)磨損或者斷裂問(wèn)題，進(jìn)一步影響了挖掘機(jī)的正常工作。文章主要分析了挖掘機(jī)工作原理，挖掘機(jī)軸銷(xiāo)概述，軸銷(xiāo)出現(xiàn)磨損的成因，斷裂成因分析，大小臂連接軸銷(xiāo)磨損改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；大小臂；軸銷(xiāo)磨損

1 挖掘機(jī)工作原理

挖掘機(jī)在建筑工程、水利施工、鐵路與公路建設(shè)、礦山與石油施工與軍事工程等中廣泛進(jìn)行了應(yīng)用。挖掘機(jī)在運(yùn)輸工況時(shí)，在路面條件很好的情況下，使用4×2驅(qū)動(dòng)，在路面條件比較差或者產(chǎn)生的坡道較大時(shí)，可以把前橋接通器結(jié)合，也就是4×4驅(qū)動(dòng)。

挖掘機(jī)主要有回轉(zhuǎn)、工作與行走裝置。其中工作裝置又包括了斗齒、側(cè)齒、動(dòng)臂、連桿和鏟斗，工作基本原理是連接桿，利用伸縮液壓缸促使各個(gè)部分積極運(yùn)動(dòng)，進(jìn)一步產(chǎn)生了提升、裝卸等操作。回轉(zhuǎn)裝置則具體包括了回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)平臺(tái)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，而燃油箱、駕駛室、動(dòng)力系統(tǒng)和轉(zhuǎn)臺(tái)構(gòu)成了回轉(zhuǎn)平臺(tái)?；剞D(zhuǎn)平臺(tái)與螺栓將回轉(zhuǎn)支承的外座連接在一起，滾動(dòng)體并沒(méi)有存在于內(nèi)外座之間。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的殼體在回轉(zhuǎn)平臺(tái)上實(shí)施固定，同時(shí)在小齒輪和回轉(zhuǎn)支承內(nèi)實(shí)現(xiàn)了圈積嚙合，回轉(zhuǎn)平臺(tái)中心線小齒輪不僅可以圍繞其進(jìn)行公轉(zhuǎn)，還能夠與自身的軸線進(jìn)行圍繞旋轉(zhuǎn)。行走裝置對(duì)機(jī)器整體進(jìn)行了支撐，它能夠?qū)C(jī)器整體重量有效承受。

挖掘機(jī)具體是通過(guò)先導(dǎo)油泵分別串聯(lián)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)與主泵，傳送高壓油分別到先導(dǎo)控制閥與多路換向閥。在各路閥中的執(zhí)行元件連接油液油路時(shí)利用先導(dǎo)控制閥，進(jìn)一步啟動(dòng)了對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)了一系列的操作如挖掘與破碎。各個(gè)部門(mén)在整體操作過(guò)程中可以單獨(dú)或者綜合運(yùn)作，有效產(chǎn)生了雙泵合流，在提高工作效率中發(fā)揮了積極作用。通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)和小齒輪回轉(zhuǎn)支承內(nèi)齒圈發(fā)生嚙合運(yùn)動(dòng)進(jìn)而促使挖掘機(jī)上部分實(shí)施回轉(zhuǎn)操作。利用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速機(jī)可以在運(yùn)行機(jī)器過(guò)程中有效引起附帶移動(dòng)，最大程度上防止了由于地面出現(xiàn)摩擦力使其發(fā)生前進(jìn)、倒退與轉(zhuǎn)向，此時(shí)還可以合理劃分行走速度，分別是高檔和低檔，機(jī)器在場(chǎng)地中快速移動(dòng)稱為高檔，工作時(shí)產(chǎn)生的行走速度便是低檔。在操作中，可以按照不同的操作要求選擇各種操作方式，徹底提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，降低能耗，提升整體操作效率。

2 挖掘機(jī)軸銷(xiāo)概述

2.1 軸銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)

如圖1，連接軸銷(xiāo)時(shí)可以采用T型結(jié)構(gòu)，其中實(shí)心圓柱面作為了A-A剖面，前部分屬于錐形，有利于在工作中實(shí)施穿插安裝操作，后部分屬于圓柱形，有效并去對(duì)應(yīng)邊，有利于實(shí)施鎖定，防止軸銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)出現(xiàn)在工作中，具體功能是有效連接各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 軸線的工作條件

連接軸銷(xiāo)的過(guò)程中需串聯(lián)兩個(gè)轉(zhuǎn)副，襯套在軸銷(xiāo)與轉(zhuǎn)副中間的功能是很好的進(jìn)行阻隔，并通過(guò)潤(rùn)滑脂實(shí)施潤(rùn)滑。當(dāng)挖掘機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，軸銷(xiāo)有力承受了由變化產(chǎn)生的載荷沖擊，例如挖土過(guò)程中產(chǎn)生的荷載見(jiàn)圖2-a，提土與卸土過(guò)程中產(chǎn)生的荷載見(jiàn)圖2-b。由于荷載出現(xiàn)了極大的改變，引起了斷面剪切。同時(shí)軸線積極承受了扭矩轉(zhuǎn)動(dòng)帶來(lái)的沖擊，最終對(duì)軸表面產(chǎn)生了嚴(yán)重的磨損。

2.3 軸線的性質(zhì)

通過(guò)試驗(yàn)說(shuō)明，軸銷(xiāo)表面的硬度分別是HB340.6、HRC38.075。在軸銷(xiāo)表面采用5%的硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕，通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)出其金相見(jiàn)圖3，可以稱之為過(guò)共析鋼，是珠光體組織及呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布的二次滲碳體?？梢岳酶軛U定律求出他們之間的相對(duì)量：

圖3中珠光體組織為黑白相間的層片狀組織，約占92.7%，而二次滲碳體是白色網(wǎng)狀組織，約占7.3%。

3 軸銷(xiāo)出現(xiàn)磨損的成因

3.1 潤(rùn)滑油造成的油蝕與腐蝕

由于外在載荷轉(zhuǎn)副出現(xiàn)的變化嚴(yán)重影響了存在于軸銷(xiāo)表面的油膜，致使密閉的油室出現(xiàn)在局部微小的環(huán)境中，隨著載荷的不斷增加，油室中的油壓力也在迅速增大。當(dāng)油壓力完全可以承受軸銷(xiāo)表面強(qiáng)度時(shí)，軸銷(xiāo)表面的油滴將其壓出一個(gè)極小的穴，由于工作時(shí)間的不斷累積，這些穴的體積與數(shù)量都在迅速增加，進(jìn)一步加速了軸的磨損。其次潤(rùn)滑油脂自身的腐蝕性也造成轉(zhuǎn)動(dòng)中的軸銷(xiāo)受到磨損。

3.2 材料造成的影響

由于珠光體在軸銷(xiāo)表面組織中的占有量大概為92.7%。而珠光體屬于兩相復(fù)合物主要成分是鐵素體和滲碳體，碳的質(zhì)量百分比是0.77%，屬于一個(gè)雙相組織，其性能在鐵素體與滲碳體之間。雖然強(qiáng)度與硬度都非常充分，但是由于碳素體的出現(xiàn)，致使其塑性很高。在一定程度上減輕了抗磨強(qiáng)度。

3.3 受力不均產(chǎn)生的影響

經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)物磨損狀況的詳細(xì)分析，軸銷(xiāo)表面磨損比較嚴(yán)重的區(qū)域接近于小臂發(fā)生上下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)形成的區(qū)域；對(duì)受力狀況積極分析可知，軸銷(xiāo)左側(cè)位置是最大的受力區(qū)域，同時(shí)受力十分均衡。而軸銷(xiāo)表面越靠近右側(cè)其受到的力越小。對(duì)實(shí)物磨損的情況進(jìn)行分析了解到，右側(cè)區(qū)域隨著力的減少磨損程度也在降低。

4 挖掘機(jī)出現(xiàn)斷裂的具體原因

4.1 材料帶來(lái)的影響

對(duì)軸銷(xiāo)表面形成的金相圖進(jìn)行分析了解到其具體包括了二次滲碳體與珠光體，奧氏體中存在的滲碳體被析出之后便是二次滲碳體。事實(shí)上很多的奧氏體大量存在于軸銷(xiāo)的芯部和表面，由于奧氏體是立方晶格面心，在晶格中鐵原子之間的間隙很大，這樣就造成了碳在奧氏體中的溶解度很大，因此軸銷(xiāo)的芯部具有很大的塑性與韌性。由于大量珠光體存在于軸銷(xiāo)的表面組織中，促使其降低了強(qiáng)度。綜合分析，由于軸銷(xiāo)本身產(chǎn)生的明顯不足，當(dāng)多次沖擊載荷對(duì)其產(chǎn)生極大作用時(shí)，軸銷(xiāo)必定很難對(duì)外在剪切力作用有效克服，進(jìn)而發(fā)生了剪斷。

4.2 結(jié)構(gòu)帶來(lái)的影響

結(jié)構(gòu)做出任何改變，因此需要認(rèn)真考慮軸銷(xiāo)的本身結(jié)構(gòu)，圓柱形便是軸銷(xiāo)的主要結(jié)構(gòu)，雖然設(shè)計(jì)中采用圓柱形有利于安裝，但是卻對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。通過(guò)仔細(xì)分析，可以積極改變軸銷(xiāo)本身的機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步加大剪切斷面的強(qiáng)度，對(duì)這一不足有效彌補(bǔ)。

5 大小臂連接軸銷(xiāo)磨損改進(jìn)措施

要想盡量延長(zhǎng)軸銷(xiāo)的工作時(shí)間，應(yīng)當(dāng)考慮從以下方面加強(qiáng)改進(jìn)：首先挑選最佳的材料，比如強(qiáng)度極高的鋼；其次明確合理的熱處理方式，對(duì)軸銷(xiāo)芯部循序漸進(jìn)的增加強(qiáng)度，進(jìn)一步促使表面硬度增加；之后積極改善軸銷(xiāo)所在的潤(rùn)滑環(huán)境。把很多微小的環(huán)形槽與三至四道軸向細(xì)槽設(shè)置在需要潤(rùn)滑的圓柱表面上，其一可以作為儲(chǔ)油槽，其二則有效應(yīng)對(duì)油室效應(yīng)；再次考慮對(duì)軸銷(xiāo)自身結(jié)構(gòu)合理改變?？梢匝娱L(zhǎng)剪切斷面的直徑，減小非剪切斷面的直徑，有效增加了強(qiáng)度；最后工作保養(yǎng)過(guò)程中可以常常取出軸銷(xiāo)之后轉(zhuǎn)動(dòng)180°，再次使用安裝；6對(duì)軸銷(xiāo)經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)，并且注意添加潤(rùn)滑脂。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜合分析，當(dāng)挖掘機(jī)大小臂連接軸銷(xiāo)出現(xiàn)磨損故障的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)挑選最佳的材料，明確合理的熱處理方式，軸銷(xiāo)芯部循序漸進(jìn)的增加強(qiáng)度，改變軸銷(xiāo)的潤(rùn)滑環(huán)境和軸銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步增加了強(qiáng)度，此外還要對(duì)軸銷(xiāo)經(jīng)常進(jìn)行保養(yǎng)，并且注意添加潤(rùn)滑脂。只有這樣才能保證挖掘機(jī)正常工作，有效延長(zhǎng)使用壽命。

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作者簡(jiǎn)介：陽(yáng)輝（1988-），男，籍貫：江西萍鄉(xiāng)人，職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造。