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。
（作者地址：江苏省徐州市贾汪区江苏徐州工业园徐州徐工履带底盘有限公司 221011）
来源：《工程机械与维修》杂志 2018年第6期
作者：徐轲 吕阳 王旭 刘彬
