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履帶起重機行走系統故障分析與處理

來源:愷德爾起重機安全監控管理系統專家 發表日期: 2020-03-19 19:02:00

一臺正在武漢進行盾構施工的 Q U Y 100 履帶起重機行走系統出現故障,在直行狀態行駛正常,行走轉向時出現超出系統溢流閥設定壓力,此時系統壓力達到 32M Pa,溢流閥溢流。將泄油口拆卸,泄油流量甚微,將出油口拆卸,出油口流量甚微,將制動器強制開啟,依然無法正常轉向。根據實際測量數據及相關元件技術參數,從理論上對此故障進行分析,并進一步給出故障解決方案。

2 技術參數

整機重量 116t,主臂長度 30m ,行走馬達采用林德 165m l/r排量的馬達,在 25M Pa 系統壓力時理論上提供 657N m 的扭矩;行走減速機采用邦飛利 180000N m 減速機,傳動比 265;驅動輪直徑 834m m 12 齒。任選 8 塊履帶板對節距進行實測數據如下:

 

1 履帶板節距實測值

 

 

3 參數分析

3.1 幾何尺寸計算

1) 通過驅動輪尺寸計算的履帶板節距理論值:

( 8342+ 50)×tag(36012×2)×2= 250.26(m m )

實測履帶板節距為 254.6m m 250.26m m

2) 分度元直徑計算:根據驅動輪尺寸計算值為:

250.26×12π= 955.92(m m )

根據履帶板實際節距計算值為:

254.6×12π= 972.5(m m )

3) 實際情況:

現場考察實際履帶板和驅動輪出現啃齒現象,如圖 1 所示

 

 

 

1 履帶板和驅動輪啃齒情況圖分析啃齒情況,見圖 2

出現啃齒后實際分度元直徑為:509.48×2= 1018.96(m m )3.2 行走阻力計算

1) 地面對履帶的運行阻力 F zoutu

F zoutu = w zoutu ×G = 0.05×116×9.8= 56.84(kN )

 

 

 

 

式 中 ,w zoutu運 行 比 阻 力 系 數 , 對 于 堅 實 路 面 ,取w zoutu = 0.05

G —整車自重,G = 116t

2) 慣性阻力

F zoug =1.5G ×v zout q=1.5×116×1.1×10 63600×8×10 3= 6.65(kN )

式中,v zou行走速度,v zou = 1.1km /h

t q —起動時間,取 t q = 8s

3) 坡阻力 F zoug

F zoug = G ×9.8×sinθ po = 116×9.8×sin(17°)= 332.4kN

式中,θ po —行走坡度,θ po = 17°

4)內阻力 F zounei

F zounei = w zounei ×G ×9.8= 0.07×116×9.8= 79.58(kN )

式中,w zounei內阻力系數,取 w zounei = 0.07

5) 原地轉彎阻力 F w an

F w an =14×μG L lvr×ε=14×0.75×116×9.8×6.763.08×1.3= 608.17(kN )

式中,μ—垂直載荷和摩擦阻力的比例系數,對于堅實的混凝土路面,取 0.65

L lv 履帶接地長度,L lv = 6.76m

r—轉彎半徑,r= 0.5B lv = 0.5×6.16= 3.08m

B lv軌距,B lv = 6.16m

ε—偏心系數,ε= 1.3

6) 單邊空載平道行駛 F zou1

F zou1 =F zlutu + F zoug + F zounei2=56.84+ 6.65+ 79.582= 71.54(kN )

7) 單邊空載爬坡行駛 F zou2

F zou2 =F zlutu cosθ po + F zoug + F zoup + F zounei2

=56.84×cos(17°)+ 6.65+ 332.4+ 79.582= 236.49(kN )

單邊空載原地轉彎 F zou3

F zou3 =F zlutu + F zounei + F w an2=56.84+ 79.58+ 608.172= 372.29(kN)

3.3 系統壓力計算

當履帶板未磨損增長的情況下,分度元直徑為 955.92m m ,此時在空載原地轉彎時減速機輸出軸扭矩為:32.29×955.922= 177940(N m )

 

減速機輸入軸扭矩為:1779400.9×265= 746(N m )

根據林德馬達提供的參數 25M Pa 系統壓力時理論上提供657N m 的扭矩,并考慮 0.92 機械效率和容積效率,此時馬達所產生的壓差為:746657×250.92= 30.86(M Pa)

考慮系統背壓為 0.5M Pa,進油口系統壓力為:30.86+ 0.5= 31.36(M Pa)

當履帶板磨損到當前情況下,履帶板與驅動輪之間的嚙合產生啃齒現象,分度元直徑增加到 1018.96m m ,在空載原地轉彎時減速機輸出軸扭矩為:372.29×1018.962= 189674(N m )> 180000N m減速機輸入軸扭矩為:7896740.9×265= 795(N m )根據林德馬達提供的參數25M Pa 系統壓力時理論上提供657N m 的扭矩,并考慮 0.92 的機械效率和容積效率,此時馬達所產生的壓差為:795657×250.92= 32.88(M Pa)考慮系統背壓為 0.5M Pa,進油口系統壓力為:32.88+ 0.5= 33.38(M Pa)> 32M Pa此時出現系統溢流閥溢流現象,并且行走機構無法驅動起重機完成轉向。

3.4 分析結論

1) 當前行走機構達到使用疲勞壽命;

2)行走減速機目前已經超出許用扭矩,因液壓系統的管路、

接頭等許用壓力為 31.5M Pa,不能繼續提升系統溢流閥壓力;

3) 需更換行走機構的主要零部件,可以實現起重機的正

常行走轉向功能。

4 解決方案

對相關元件進行更換:林德 165 排量變量馬達更換為上海電氣 A 2FM 180 定量馬達,當量扭矩為 2.86N m /bar;將原Φ840m m 直徑驅動輪調整為 Φ860m m 驅動輪。調整后經過計算在最大行走阻力狀態下進油口系統壓力為:29.65M Pa,行走馬達壓力小于系統溢流壓力,滿足使用要求。若希望提升行走機構的疲勞壽命,需要重新對行走機構的履帶板、驅動輪和減速機進行系統升級匹配。

 

 

 

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