搅拌车滚道与托轮常见故障与解决方法

王会会，饶伟强

（徐州徐工施维英机械有限公司，江苏 徐州 221004）

混凝土搅拌车是一种用于搅拌和运输混凝土的专用设备，搅拌筒前端与减速机连接，搅拌筒后锥处焊接有滚道，通过与滚道滚动接触的两个托轮支撑，滚道与托轮接触组成“运动副”，其结构如图 1 所示。通过对混凝土搅拌车的使用情况进行调查，发现搅拌筒滚道与托轮之间的“运动副”故障的频率较高，其常见故障有三类：一是滚道焊缝开裂、二是托轮转动异响、三是表面划伤[1-3]。

图1 滚道与托轮

1 滚道焊缝开裂

滚道与筒体焊接时，比较常见的结构是滚道套焊在搅拌筒后锥段上，两侧用角焊缝焊接，内侧与筒体上若干长圆孔焊接。搅拌筒在使用过程中，滚道与托轮处的集中载荷以及滚道与筒体的变形都会使焊接承受较大的交变应力。此外筒体卷圆效果不尽人意，导致滚道与筒体贴合不紧密，需采用外力强制贴合焊接，焊缝本身存在内预应力隐患，更易开裂[4-5]。

解决方法：改进滚道的结构，将后锥段筒体分为前、后两段，通过滚道焊接形成一个整体，如图 2 所示。具体连接方法为：（1）滚道两侧面有凹槽，把搅拌筒后锥前段和后锥后段分别插入凹槽内进行焊接，降低了对滚道定位及筒体卷圆精度的要求。（2）滚道与筒体的焊接，除了外侧角焊缝外，内侧增加了 2 条焊缝，焊缝强度得到了极大加强。改进后的滚道结构虽然减少了筒体与滚道的接触面积，但能使筒体外表面与滚道内表面的贴合更紧密，有利于提高焊接质量。

图2 搅拌筒滚道结构改进前后对比

2 托轮转动异响

通常托轮在滚道带动下做均匀转动，当发生异常时，托轮会产生的异响，其原因如下：

（1）没有对搅拌车做正常保养，如果托轮表面没有加注充足的润滑脂，与滚道表面产生干摩擦时会发生异响。此外，当托轮发生异常，转不动时，托轮与滚道的运动副由滚动摩擦转为滑动摩擦时也会产生异响。

（2）托轮位于搅拌筒的进出料口下方，混凝土砂、石等杂物极易进入轴承内部，杂物在滚动体带动下转动，导致轴承内部损坏，产生异响。

解决方法：应避免托轮与滚道间的干摩擦。按混凝土搅拌运输车使用说明书要求定期对滚道及托轮表面加注润滑脂，保证表面有效润滑，以达到接触面最佳磨合效果。规范托轮装配过程中的调试工序，防止托轮转动不灵活。

同时要防止杂物进入轴承。设计时要选用合理的密封结构，并加装密封罩，尽量将密封圈和旋转类零件固定。在托轮安装过程中尽量避免将污染物质带入轴承内部[6-7]。

3 表面划伤

混凝土搅拌车投入使用后，搅拌筒滚道与托轮的理想状态是：在使用 5～7 天后，经过冷作硬化，滚道与托轮摩擦面形成光亮的表面。但由于用户对搅拌车使用操作不规范，加之制造过程中的缺陷，使得滚道与托轮这对运动副在使用过程中达不到理想状态，表面会出现起皮、划伤、沟槽等现象。其可能的原因如下：

（1）设计的因素。若搅拌车滚道与托轮本身设计不合理，会造成滚道表面出现非正常磨损现象，因此需要重新校核滚道与托轮间的接触应力。此外，若是滚道与托轮的硬度匹配不合适，无论哪个先磨损，都会造成运动副损坏，工作时也容易出现表面划伤等问题。

解决方法：计算滚道与托轮间的接触应力，以某混凝土搅拌运输车为例，满载时混凝土加搅拌筒自重约为 21t，搅拌筒安装角度为 13.5°，根据搅拌筒受力分析（见图 3），经计算可知滚道处的作用力约为 9.68t，即滚道处的总受力 P=95kN。由图 1 可知，作用于托轮的力 F=58kN。根据弹性力学可知，当两个轴线平行的圆柱体相互接触并受压时，其接触面是一狭长矩形，最大接触应力发生在接触区中线上，其值为：

σmax=0.418[FE/b×(R1+R2)/(R1R2)]1/2=522(MPa)

式中：σmax——最大接触应力，kN；

b——滚道宽度，b=0.08m；

F——托轮处的作用力，F=58kN；

R1——滚道半径，R1=0.87m；

R2——托轮半径，R2=0.108m；

E——弹性模量，E=2.06×108kN/m2（滚道材料为锻钢，托轮材料为 45 钢）。

查机械设计手册可知，干湿摩擦的钢件许用接触应力 [σ]=570MPa。

同时要合理选择滚道与托轮的硬度，强化硬度检查，以保证滚道与托轮硬度达到合理匹配。

图3 搅拌筒及其受力

（2）制造的因素。若搅拌筒滚道轴线与托轮轴线不平行，则在托轮上转动时会产生轴向摆动，导致摩擦面拉伤。

解决方法：改进搅拌筒与副车架的焊接工艺，减少装配累计偏差。搅拌筒滚道轴线是由搅拌筒工装精度及筒体圆度决定的，托轮轴线是由副车架上盖板的角度决定的。在搅拌筒与滚道组对前，应校正搅拌筒工装，确保滚道组对精度；应加强筒体卷圆过程控制，避免筒体失圆。在焊接副车架前，应校正其焊接工装、控制焊接变形。焊接时，应控制好电流、电压，减少焊接变形，以保证搅拌筒滚道轴线与托轮轴线平行度。

4 结论

本文对混凝土搅拌车滚道与托轮的常见故障进行了原因分析，并提出了行之有效的解决方法，以保证搅拌车滚道和托轮接触处于最佳状态，延长滚道与托轮的使用寿命。关于混凝土搅拌车滚道与托轮的故障，可能还有其他方面的原因，还有待于业内的设计及工艺人员去分析、解决。