修机|大型矿用挖掘机支重轮漏油故障 排查及改进措施

大型矿用履带挖掘机多在露天矿山作业，环境条件极其恶劣，其支重轮几乎承载着整机

的全部质量，还承受着横向、侧向挤压力和冲击载荷。支重轮是履带式挖掘机行走机构的主要易损件之一，对其抗疲劳破坏能力有很高要求，支重轮使用寿命已成为衡量“四轮一带”设计和制造水平的关键指标。本文介绍支重轮漏油故障原因及改进方法。

1 存在问题

某公司生产的 95t 大型矿用挖掘机使用200h 后，其部分支重轮轮体两端出现漏油故障，漏油部位如图 1 所示。仔细检查后发现，该批次支重轮漏油部位位于轮体与轴座之间的浮封环组件处。

2 原因分析

该挖掘机支重轮结构如图 2 所示，初步判断漏油有以下 4 种原因：一是轮轴、轴套、轴座等尺寸或表面粗糙度不合格，造成支重轮工作时，其轮轴与轴套轴座与轴套出现异常磨损，形成大量金属粉末，使轮体内部润滑油被污染，导致进入浮封环密封面的金属粉末将浮动油封密封面磨损失效。

二是轮体、轴座强度不足，造成其内部浮封环因受到挤压而变形，使浮封胶圈发生扭曲、错位，导致浮封环密封失效。

三是润滑油选型不当，无法满足相应环境温度要求，轮体内部不能形成有效油膜，造成

润滑油升温，导致浮动油封胶圈快速老化失去弹性，密封能力降低。

四是浮封环组件及浮封槽尺寸设计不合理或浮封胶圈硬度不合格，造成密封面压力过大或过小，导致浮封环接合面无法形成油膜，使密封失效。

3 故障排查

3.1 检查浮封环组件

浮封环组件结构如图 3 所示，浮封环设有2 个相对贴合钢环，轴座和轮体通过浮封胶圈

对 2 个相对贴合钢环施加压力，浮封胶圈弹性使浮封环贴合形成密封带。

通过拆解漏油支重轮，发现其轮体、轮轴、轴套和轴座均未异常磨损。浮动油封处尺寸、浮动油封摩擦环、橡胶环机械性能能够满足设计要求。检查该支重轮所用 85W/140 重负荷齿轮油，能够满足相应环境温度要求。

3.2 检查安装尺寸

排查浮封环配对间隙 A（轴座和轮体端面间隙）决定浮封胶圈压缩量，决定浮封环的贴

合力，即浮封组件端面压力，轴座和轮体浮封槽的倾斜角 α 及浮封环上的倾斜角 β，决定浮封组件端面压力随浮封配对间隙 A 的增加梯度。

我们用浮封环端面压力试验机对浮封环组件端面压力进行试验，压力试验机及试验方法

如图 4、图 5 所示。通过改变浮封配对间隙 A，使其从 2 mm 逐渐增加到 4mm，测试浮封组件端面压力，浮封环端面压力变化如图 5 中曲线1 所示。我们发现浮封组件端面压力明显偏高，为 1.1 ～ 2.1kN，且波动较大。

由此可见，浮封环端面压力过大，造成端面无法形成油膜，导致其磨损加大、浮封环温

度逐渐升高、加速浮封胶圈老化，最终导致其密封失效形成漏油。

4 改进措施

4.1 改进浮封槽结构尺寸

为保证浮封环端面压力控制在合理范围内，我们对浮封组件进行了改进，即将浮封槽倾斜角 α 由 15°改为 10°（见图 3），使其与 15°浮封环倾斜角 β 形成角度差。这样改

进不但可以解决浮封环端面压力过大问题，又避免了二者夹角相同时对浮封胶圈造成的“对搓”磨损。

4.2 改进浮封胶圈材质

我们将浮封胶圈材质由丁腈橡胶改为使用温度范围更广的氟橡胶，同时严格控制其硬度

和永久变形指标，保证其在工作过程中有足够的弹性补偿能力。

5 改进效果

5.1 测试

我们对改进后的浮封环组件进行端面压力测试，测试结果表明，不仅浮封端面压力降低为 0.6 ～ 0.82kN，且波动范围较小，说明其受浮封配对间隙的影响较小，浮封环在实际工作中不会因轮体轴向窜动导致浮封面压产生较大波动，浮封组件工作稳定性得到大幅提高。浮封环端面压力测试结果如图 4中曲线 2 所示。

5.2 应用效果

将改进后的支重轮进行批量装机试验验证，试验结果表明，支重轮可靠性和耐久性得

到大幅提高，支重轮漏油问题得到解决。该项改进措施提升了该挖掘机工作可靠性和工作效率，极大地降低了维修成本。

作者：徐轲 吕阳 王旭 刘彬

来源《工程机械与维修》2018年第六期