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        3t裝載機發(fā)動機地腳螺栓斷裂故障排除分析

        2021-09-10 09:14:34胡旭
        內(nèi)燃機與配件 2021年10期
        關(guān)鍵詞:方向發(fā)動機振動

        胡旭

        摘要:裝載機作為一種常用的工程機械,已被廣泛應用到港口的生產(chǎn)作業(yè)中。本文以3t裝載機為研究對象,圍繞其整機振動過大以及發(fā)動機地腳螺栓易發(fā)生斷裂問題,指出了在安裝、使用減震器時所需要注意的事項,分別從減震器自身參數(shù)、減震器安裝等方面分析了發(fā)動機地腳螺栓發(fā)生斷裂的原因,最后對具體的改進方案予以明確,且改裝了發(fā)動機的支撐。經(jīng)最終改裝且測試證實,4個支承的隔振率在多方面上都得到大幅提升,振動情況得到顯著改善,故障被有效排除。

        關(guān)鍵詞:3t裝載機;發(fā)動機;地腳螺栓;斷裂故障

        中圖分類號:TH243? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1674-957X(2021)10-0154-02

        0? 引言

        伴隨社會經(jīng)濟的持續(xù)、穩(wěn)定化發(fā)展,科學技術(shù)水平的不斷提升,人們除了對工程機械的整機質(zhì)量給予高度重視外,還對其操縱舒適性提出了更多且更嚴格要求。需要指出的是,在對整機質(zhì)量以及操作舒適性造成影響的各種因素當中,最為突出且常見的便是振動,首先,振動會使駕駛員在頻繁振動的環(huán)境中產(chǎn)生不舒服感,由于振動程度存在差異,或者因人而異,駕駛員會從中感到疲勞、不舒適,甚至進展為身心痛苦;其次,如果工程機械在實際的激振頻率上,與其自身的固有頻率越發(fā)接近,此時,振幅會持續(xù)性的增大,嚴重時還會形成共振,如果整機處于共振狀態(tài),那么不僅容易造成一些零件的松動、脫落,而且嚴重時還會致使此些零件提前損壞,增加成本及維修頻次,不利于生產(chǎn)作業(yè)進度與效率。本文圍繞3t裝載機的發(fā)動機,就其地腳螺栓斷裂故障的原因及具體排除思路探討如下。

        1? 3t裝載機發(fā)動機地腳螺栓斷裂原因

        針對某款3t裝載機而言,其在既往的售后反饋當中,時常存在兩種情況,其一為整車有著比較大振動情況,其二是發(fā)動機右后地腳螺栓存在明顯的斷裂狀況。而根據(jù)既有經(jīng)驗得知,之所以出現(xiàn)上述情況,可能原因有二,第一就是強度等級方面的問題,而第二則為螺栓質(zhì)量方面的問題,但需要強調(diào)的是,通過對此螺栓進行更換,且加強螺栓強度等級之后,上述問題并沒有得到有效解決。因存在著比較嚴重的螺栓斷裂與振動問題,我公司相關(guān)技術(shù)人員組建了攻堅小組,小組圍繞此類情況,開展了全面且深入的分析,從中找出如下主要問題:

        1.1 減振器原因

        此3t裝載機所配套的發(fā)動機是一種有著強勁功率的發(fā)動機,在處于運動狀態(tài)下,會出現(xiàn)明顯的振動情況,故專門安裝了先進的減振器,但需要指出的是,減振器在具體的布置方向上存在差異?;跍p振器的相關(guān)應用上來分析,其最合理位置即為同一平面、同一方向,而對于3t裝載機所配套的發(fā)動機而言,現(xiàn)階段,采取的是典型的四點支承,各發(fā)動機支承借助減振器來實現(xiàn)與車架之間的有效連接;但需強調(diào)的是,因在剛開始的時候,因受限于發(fā)動機自身的結(jié)構(gòu)特點,導致在對減振器進行實際排布過程中,無論是發(fā)動機前端的兩個支承,還是左后支承減振器,都是采用的比較常見的前、后方向布置,此外,還需要說明的是,其把發(fā)動機右后支承所對應的減振器進行比較特殊的左右方向布置,也就是相反于其它三個減振器的方向。而基于減振器所具有的減振效果來分析,此乃導致發(fā)動機右后地腳螺栓發(fā)生斷裂情況的最關(guān)鍵性原因。另外,針對右后支承減振器而言,不管是進行前后方向的布置,還是進行左右方向的布置,均與左后減振器之間呈現(xiàn)為不對稱狀態(tài),從而導致右后減振器螺栓出現(xiàn)受力過于集中的情況,這同樣是造成螺栓發(fā)生斷裂的常見原因。

        1.2 減振器自身的性能參數(shù)

        基于減振器自身的各項性能參數(shù)來分析,現(xiàn)階段,發(fā)動機所采用的四個減振器是標準的EA220型減振器,其無論是在剛度上,還是在額定載荷上,再或者是其他方面,均有著相同的參數(shù);但現(xiàn)實當中,這四個減振器所能夠承受的載荷其實是不相同的,主要原因在于減振器所能夠承受的主要載荷,不僅來自于自發(fā)動機自身重量,而且還包含其它部件的重量,比如傳動軸、液壓泵、變矩器以及膠管等,而對于其中的液壓泵、變矩器而言,其通常情況下,與發(fā)動機的飛輪端直接相連,因此,這四個減振器所能夠承受的載荷其實并不完全相同,即以往所選用減振器在具體的減振性能上,難以從根本上滿足裝載機發(fā)動機的減振要求,這同樣是造成裝載機整機有著比較大振動,從而導致螺栓斷裂的主要原因。

        通過全面、嚴格測量得知,前、后減振器在具體的受力情況上,主要為:整體重量為935kN(其中不僅包含有液壓膠管、工作泵、變矩器,而且還囊括傳動軸、轉(zhuǎn)向泵、發(fā)動機等);針對位于前端的減振器而言,其單個的受力為295kN;而對于后端的減振器來分析,其單個受力為165kN。

        2? 明確具體的改進方案

        通過開展上述分析,最終對相匹配的改進方案給予明確:其一,根據(jù)具體需要,對發(fā)動機支承進行重新設(shè)計,使其左右兩邊能夠完全對稱,以此防止因減振器螺栓受力不均勻而造成螺栓斷裂的情況發(fā)生;其二,依據(jù)減振器所存在的實際受力情況,圍繞減振器,就其具體的結(jié)構(gòu)形式進行重新選擇,而對于相配套的各項參數(shù)進行重新設(shè)定;把后端的兩個減振器更改成更為合理的圓形結(jié)構(gòu)減振器,而在具體型號上,可選CB2204型,之所以選擇此種型號,原因在于前段受限于整車結(jié)構(gòu),僅能采用原先的減振器。

        3? 進行試驗與測試

        3.1 定義坐標系方向

        在定義坐標系的具體方向時,需要做到應保持其一致于車輛坐標系,X正方向是整車的前進方向,而Z、Y方向分別表示為垂直車架方向、左右方向。

        3.2 測試的基本流程及最終結(jié)果分析

        參照上述方案,開展有目的性、針對性且全面化改進,而且還選用專業(yè)設(shè)備對策、測試了改進前、后的隔振情況,具體的測試流程為:

        3.2.1 測試的主要目的

        圍繞橡膠懸置塊處發(fā)動機的引擎腳上的振動信號,以及車架上的震動型號,分別進行測試分析,從中將各個懸置點的振動衰減率計算出來,從中明確懸置所對應的隔振性能。

        3.2.2 測試的主要內(nèi)容與方法分析

        對不同懸置點位置處發(fā)動機以及車架上三個方向的震動信號、懸置的隔振性能進行逐一測試。另外,將三向振動傳感器分別安裝在各懸置點的發(fā)動機和車架上,通過對發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號進行實時性跟蹤,并且進行怠速試驗與慢升速試驗,對各懸置點位置處發(fā)動機與車架所對應的震動情況進行測試。

        3.2.3 所用到的設(shè)備、儀器及數(shù)據(jù)分析軟件

        在本次試驗與測試工作中,所遇到的儀器主要有7個PCB 356A25 356A26型號的振動傳感器,1個SPS-5型光電轉(zhuǎn)速傳感器,以及1個SC305型數(shù)據(jù)采集器;所用軟件為1套LMS Test.Lab型數(shù)據(jù)分析軟件;另外,還用到9根導線。

        3.2.4 采集數(shù)據(jù)

        在對發(fā)動機進行跟蹤時,僅對轉(zhuǎn)速在630~2000r/min之間的轉(zhuǎn)速進行跟蹤,每間隔30r/min便進行一段信號的采集工作,從中將其OVERALL值計算出來。而在具體的采樣帶寬上,即為256Hz,與之相配套的采樣譜線數(shù)是512。

        3.2.5 最終測試結(jié)果

        本文僅圍繞右后支承的測試情況(怠速工況下)作一剖析。分別在改進前及改進后,進行右后懸置怠速隔振性能曲線的繪制,然后進行對比,并且根據(jù)相關(guān)公式,將怠速時的隔振率(Td)給計算出來,即發(fā)動機上的振動能量值與車架上振動能量值相減所得到的差值,與發(fā)動機上的振動能量值的比值,即為Td。通過分析相關(guān)曲線結(jié)果發(fā)現(xiàn),在具體的左右方向上,不僅無隔振效果,而且位于車架上的震動較發(fā)動機支承所對應的振動,也要偏大。因此,隔振率(TdY)經(jīng)計算得知,即為-0.37,出現(xiàn)負值;而通過圖1的計算結(jié)果得知,其在各個方向上的隔振率,都有明顯提高;四個支承改進前、后的怠速隔振率為:

        ①改進前。前右支承TdX、TdY、TdZ的隔振率分別為0.48、0.72、0.57;前左支承分別為0.53、0.53、0.73,后左支承依次為0.53、-0.30、0.49,后右支承分別為0.72、-0.36、0.66。②改進后。前右支承TdX、TdY、TdZ所對應的隔振率分別是0.57、0.92、0.67,前左支承、后左支承分別為0.76、0.91、0.66,0.87、0.54、0.91,后右支承分別是0.85、0.66、0.92。

        在RUNUP工況時,改進后發(fā)動機減振器在具體的隔振率上相比改進前,同樣有明顯提高。依據(jù)上述測量結(jié)果開展了深層化、全面性整改,在改進之后的近6個月的運行里,未發(fā)生發(fā)動機右后地腳螺栓斷裂情況,此外,整機振動還得到了明顯降低。由此表明,通過改進之后的裝載機,其運行效果好,能夠有效防止地腳螺栓斷裂狀況的發(fā)生。(圖1)

        4? 結(jié)語

        綜上,3t裝載機是當前工程機械中的常用設(shè)備,其能夠高效率運行,會對整個工程進度產(chǎn)生較大影響。因此,做好其檢修維護工作,至關(guān)重要。針對3t裝載機所配套的發(fā)動機而言,由于功率大、功耗高,在實際運作過程中容易出現(xiàn)振動等情況,而長此以往,便會造成地腳螺栓斷裂,從而對整機的正常運作造成較大影響。所以需要深入分析發(fā)動機地腳螺栓斷裂故障發(fā)生原因,制定具體的改進方案,將故障消除掉,為3t裝載機高效化運行提供切實保障。

        參考文獻:

        [1]鄒清武,杜軍,任啟亮,等.淺談軋機齒輪座地腳螺栓故障原因及改造措施[J].工程技術(shù)(文摘版),2016(9):00308.

        [2]李文生.地腳螺栓松動引起的輸油機故障分析[J].設(shè)備管理與維修,2018(013):12-14.

        [3]陳響亮,倪永生,張雷.某核電廠輔助給水泵電機振動故障診斷[J].噪聲與振動控制,2018,38(S2):346-349.

        [4]任學平,韓雷剛,龐學勤.強沖擊下BD1軋機輸送輥地腳螺栓失效的力學分析[J].鑄造技術(shù),2018,039(002):456-461.

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