装载机变速泵静密封故障分析及工艺改进

叶官清　云　雷　李德林

（1.河南龙工机械制造有限公司，河南　郑州　450016；2.龙工(上海)机械制造有限公司，上海　201612）



装载机变速泵静密封故障分析及工艺改进

叶官清1云雷1李德林2

（1.河南龙工机械制造有限公司，河南郑州450016；2.龙工(上海)机械制造有限公司，上海201612）

摘要：密封垫是在装载机变速泵与变矩器取力口之间的一个小零件。在实际使用中，密封垫失效会导致安装法兰处渗油，变速泵输入轴断裂，或者滚键、变矩器取力口轴承散架等故障。针对原有密封工艺存在的不足，文章分析了问题产生的原因，并给出了针对性的优化方案。经实际使用验证，达到了预期目的。

关键词：装载机；变速泵；故障；密封工艺；优化方案

密封垫是一个不起眼的小零件，常常为人所忽视。但在实际使用中，当静密封垫失效后，会伴随或引发装载机出现系列故障。例如，变矩器取力口法兰联接处渗油，变速泵驱动轴滚键，变速泵驱动轴断裂，法兰紧固用内六角螺钉断裂，变矩器取力口轴承散架等［1-4］。鉴于变速泵的重要性，密封失效后果的严重性，有必要分析失效部位的结构、工艺特点、失效原因、原有工艺缺陷及改进措施。

1　密封的结构及法兰工艺特点

某司的30系列装载机，液力变矩器取力口输出轴孔与变速泵轴通过平键联结，自发动机传来的扭矩顺序传递给变速泵［5］。变矩器取力口安装面，有定位孔φ68H7，6-M10螺纹孔圆周均布。

法兰外止口与变矩器取力口之间有一个静密封垫片，材质是耐油橡胶，垫片厚2mm。

法兰外形不规则，近似椭圆形，如图1所示。在普通车床CA6140上车削，工序简述如下：①四爪卡盘装夹毛坯外圆，外止口车至尺寸φ68f7×4；②停车、零件调头；③用三爪夹盘装夹外圆光面φ68，再车内止口至尺寸φ 85H9×8，再车削法兰厚度及其他尺寸。

2　失效分析

对装载机变速泵处系列故障分析如下：①渗油，整机出厂前经过全检，密封垫发生了塑性变形，老化、失效，与渗油有直接关系；②轴承散架，变矩器取力口装配的是向心球轴承，轴承可以承受较大的径向力，轴向力承受力很小，据此判断失效与承受轴向力有关；③经调查，同一批次的变速泵，在其他省甚少反馈泵轴断裂的质量报告，据此推断外购件变速泵大体是可靠的；④现场拆机检查发现，法兰紧固用内六角螺钉有断裂，据此推断螺钉承受了拉力，螺栓因超负荷而断裂失效。据②③④三条综合推断，故障又与自制件法兰有关。

图1　法兰零件简图

3　原工艺的缺陷

橡胶垫有弹性，锁紧6-M10×30螺钉后，橡胶垫与接触面密合。此时，如果再用力转动螺钉，橡胶垫就会被“挤”出来了。螺钉松紧程度与手感有关。法兰的装配，对装配工人的熟练程度较为依赖。因为某种原因、某一时段，该岗位的装配工人比较不熟练，则装配质量下降是可能的。法兰外止口定位面高度尺寸4mm，减去密封垫片厚度尺寸2mm，只留2mm的配合长度，实际配合长度偏小，显然是一个客观的问题。法兰形状不规则，经2次装夹完成车削。二次装夹时，外圆φ68×4几何尺寸偏小，装夹误差会被放大并影响到同轴度。经检测库存成品，内止口与外止口的同轴度φ0.025保证得不好，部分成品同轴度实际尺寸在φ在0.05～0.08。装配后，液压泵轴同取力口输出孔的同轴度达不到要求，泵输出轴就会一直承受一个侧倾弯曲力矩，经过一定周期后，取力口的轴承、泵轴、紧固螺钉三者中有一方会发生失效。外在表现为渗油、断裂等故障。综合上述分析，故障原因涉及到静密封、自制件法兰、车削工艺、装配工艺及人员。多个环节误差累计，触发了变速泵的故障，整个情况是比较复杂的。

4　工艺的优化及综合改进措施

4.1更改密封垫设计

材质改为紫铜，厚度尺寸改为0.30mm。

4.2更改法兰设计

①毛坯外轮廓改为圆形；②增加零件调头后装夹精基准外圆φ160，外圆φ160与外圆φ68一次装夹车出，三爪卡盘装夹外圆φ160可靠，内止口φ85与外止口φ68同轴度得到保障；③安装环面φ68/φ160增加平面度，要求不大于50μm。

4.3更改车床工艺

①更改为数控车床车削法兰；②φ68止口车削时，车刀由圆角改为尖角，刀刃为硬质合金，要求清角。

4.4更改装配工艺

①装配前清理法兰安装面，要求没有细小杂物及颗粒；②螺钉端部涂适量锁固胶，如德邦螺纹锁固厌氧胶2243；③密封垫两面涂胶，如德邦平面厌氧密封胶2515；④要求变速泵法兰紧固用6条螺钉M10×30对称交叉预紧，之后顺序全部旋紧，并抽检螺钉锁紧力矩达标。

4.5管理配套

①设置变速泵装配工序为关键工序；②配置详细、明了的岗位操作作业指导书；③该岗位专人专岗，要求配置技能娴熟的工人；④如果确需吸纳新工人，需经原岗老工人带班培训，并经考试合格后才能单独上岗。

4.6质检配套

①抽检库存成品法兰的同轴度；②抽检密封垫厚度尺寸；③现场巡检变速泵安装过程；④下线的整机全检，确认变速泵处没有渗油。

5　结论

工艺优化后，经一年的批量装机考验，变速泵轴断裂、取力口处渗油、取力口轴承散架、法兰松动等故障发生概率得到了有效抑制，达到了预期目的。由此得出，静密封工艺的综合优化值得借鉴与推广。

参考文献：

［1］成大先.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，1994.

［2］徐灏.密封［M］.北京：冶金工业出版社，1999.

［3］陈宏钧.实用机械加工工艺手册［M］.北京：机械工业出版社，1996.

［4］张普礼.端盖机械加工工艺的改进［J］.机械，2004（8）：63-64.

［5］JB/T8845-2000.轮胎式装载机变速箱操纵阀［S］.

中图分类号：TH243

文献标识码：A

文章编号：1003-5168（2016）01-0080-02

收稿日期：2016-01-03

作者简介：叶官清（1973-），男，本科，助理工程师，研究方向：同高压水射流有关的机械设计及工艺设计、故障分析及优化。

Failure Analysis and Process Improvement of the Static Seal for Gear Shift Pump of the Loader

Ye Guanqing1Yun Lei1Li Delin2
（1.Henan Lonking Machinery Manufacture Co.Ltd，Zhengzhou Henan 450016；2.Lonking（Shanghai）Machinery Manufacture Co.Ltd.，Shanghai 201612）

Abstract:The seal gasket was a little part between the loader gear shift pump and torque convert outlet flange.In practical use,after the seal failed,it would cause some fault,for example the oil leakage on mounting flange,the frac⁃ture or roller of input shaft for gear shift pump,and torque converter took apart of mouth bearing.Aiming at the defi⁃ciencies of the original seal technology,this paper analyzed the causes of the problem and gave a targeted optimiza⁃tion scheme.By practical use of certification,it achieved the intended purpose.

Keywords:loader；gear shift pump；fault；seal technology；process optimization scheme