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装载机双变滤油器螺栓断裂原因分析

发布日期:2017-05-15    来源:《上海设备管理》      点击数:30638

       一、故障现象
       1台使用了3个月的ZL50C型装载机,在毫无前兆的情况下,其双变滤油器上的内六角螺栓突然断裂。该装载机双变滤油器主要由滤芯和壳体组成,其中壳体包括上盖和筒体,均为铸铝材质。上盖和筒体通过4个8.8级内六角螺栓组装在一起。维修人员反映,该型装载机在恶劣工况作业时,出现过多起双变滤油器内六角螺栓断裂现象,造成上盖与筒体分离、变矩器油外溢,导致装载机无法继续使用。
       二、原因分析
       拆解双变滤油器后发现其筒体完好,上盖出现损坏。断口表面基本平直,与螺栓轴线垂直,断口无明显塑性变形,断裂螺栓的2个断口可以上、下吻合,说明螺栓硬度较高。
       1、分析螺栓断口
       螺栓正确安装后,其螺纹连接处的第1扣大约承受25%的总载荷, 第2扣承受19%的总载荷,因此60%~65% 螺栓断裂均位于螺纹连接处第1 扣的根部。该双变滤油器螺栓的断裂就是发生在第1扣螺纹根部,由此可知螺栓第1 扣螺纹位置确实承受了较大的载荷,载荷过大是引起螺栓断裂的主要原因。
       2、分析螺栓断裂面, 确定断裂原因
       ag币游国际从螺栓的断裂面发现,该断裂面形成的区域非常明显,可清楚看到疲劳裂纹源、疲劳扩展区和脆性断裂区。而所有螺栓均承受同一方向的弯矩,且该弯矩为交变载荷。据此分析认为,螺栓长期承受预紧力和双变滤油器内油液脉动冲击的交变载荷,首先在疲劳裂纹源处产生裂纹,并向疲劳断裂区延伸。
       螺栓承受弯矩的原因是双变滤油器上盖刚度不足,在装载机工作过程中,因持续的油液脉动冲击,引起上盖周期性变形,导致上盖中心处产生持续的凸起、恢复、凸起交替变形,使螺栓承受持续、交变的弯曲载荷,进而在应力集中区域产生初始的疲劳裂纹源,并逐渐扩展增大,最终发生脆性断裂。
       三、改进方法
       由以上分析可知,单纯增加螺栓直径、提高其强度等级,并不能从根本上杜绝螺栓疲劳断裂的产生。为此ag币游国际将双变滤油器上盖的厚度增加了2mm,以提高上盖的刚度、减小其在工作时的变形量、避免螺栓承受弯曲载荷。上述改进解决了双变滤油器内六角螺栓疲劳断裂问题。
       作者:刘志鹏  单位:龙工(上海)机械制造有限公司