小型挖掘機的作業環境非常惡劣,作業時振動很大,它的工作裝置、銷軸、擋板、支重輪、車身附件等處的螺栓很容易松動。因此,各主機廠的使用說明書中明確要求,每隔一定周期(如 250h)應檢查、緊固某些關鍵部位螺栓。但這種方法無法杜絕螺栓松動,且很多關鍵部位螺栓在檢查緊固周期之前就已松動,存在較大安全隱患。引起螺栓松動的原因是多方面的,需要從各個方面同時加以控制。本文結合挖掘機螺栓松動的典型案例,從剛度、振動、螺紋防松結構、預緊力、材料等方面探討螺栓松動原因,并提出預防措施。
1. 剛度
本文所說的剛度,包括螺栓(緊固件)剛度和機架(被緊固件)剛度 2 個方面。
(1)螺栓剛度
螺栓在承受軸向變載荷時,在緊固力不變的條件下,應力變化幅越小,螺栓發生疲勞斷裂的可能性越小,連接的可靠性越高。當工作拉力不變時,通過減小螺栓剛度,可減小應力變化幅;
當被連接件剛度、螺栓剛度均不變時,通過增大預緊力來增大工作拉力,也可減小應力變化幅。
適度增加螺栓長度,可減小螺栓剛度。如在回轉支承、配重、履帶護板、駕駛室防護網等處,可使用長螺栓,以減小螺栓剛度。
(2)機架剛度
通過取消墊片、使用剛度較大的墊片等方法可提高機架(被緊固件)剛度。如行走先導閥采用過渡塊與行走踏板組件連接,過渡塊可直接用螺栓擰緊。
機架剛度越小,振動從激振源(發動機)往周圍傳播的過程中,振動越容易被放大,所產生的應力幅越大。相反,機架剛度越大,整機穩定性則越好,相同條件下應力變化幅也越小。
某小型挖掘機整機由 5.5t 級升到 7t 級時,其發動機、駕駛室及機架都沿用了 5.5t 級的,其隔振效果變差,整機振動加大,螺栓松動現象加重。通過單方面調整減振器,效果不明顯。后通過將機架加強,問題得到解決。