推耙机发动机固定螺栓断裂原因分析.pdf

技水?维修 TECHNOLOGY& MAINTENANCE
推耙机岌动机固定螺栓斷裂
原因分析
许鲁孔令平武占刚
推粑机是在推土机的基础上,将其推土铲改形支架的紧団高强螺栓发生断裂,严重影啊该推
为推耙铲、将其倾斜缶[回路改为调角缶!回路而成。耙机正常使用。
推粑机主要用于港口船舱的清舱工作,可対船舱
角落进行高效清理。推粑机进入船脆需使用起重2.前支架结构
机吊入,吊运次数较多。推粑机为前、后双向工作,
该V形支架通过4条M12高强螺栓安装在
因此よ发生的故障与推土机有所不同,STR13发动机前部高强螺栓紧固后,V形支架平面与发
型推粑机发动机前端支架國定螺断裂即是其一动机端而之间产生摩擦力,通过该摩擦力承受发
种收障。
动机的径向载荷。发动机前端V形支架位置如图
所
1.故障现象
发动机前端V形支架是对称的v形结构,只
1台山推STR13型推粑机,其发动机前端V两端各设有2个螺孔,用于安装4条M12高强螺栓。
v形支架巾部设有轴孔,用」安装1根旋转轴。V
形支架通过高强螺栓与发动机组合后,用于支撑
发动机。发动札前端V形支架结构如图2所小示。
图2发动机支架结构
螺栓
3.故障原因分析
支架
拆下形支架后发现,高强螺栓的圆柱.面
和螺纹损严重,表镀锌层经全部消失,局
部表面已经磨出凹坑。螺栓上半部分承受拉力
断裂方向垂直」受力方向,因此断面整齐;螺栓
下半部分承受力,断裂方向与受力方向成45
角,因此产生側向滑移断裂,并形成·侧断ih
分析认为,螺栓所裂属于典型的悬臂梁忐断
图1推耙机发动前端V形支架位置
形式。螺检断裂情况如图3所示。
68万豭嵎与维修
该型发动机最大输出扭矩为式山:o一高强螺栓拉应力,MPa;
674N?m,4条高强螺至曲轴中心距
许用应力,180MPa(H
离为150mm。根据力的相互作用原理
公式4求得);
发动机外壳受到的转矩也为674N?m。
一螺纹小径,10.1Imm
由于发动机前、后端均斋定,4条高
强螺栓承受转矩取最大输出扭矩的
半,为37N?m,经计算扣力为2.3kN。式中:て、一一屈服点,1080MPa
正常工作时,该发动机对4条螺松产生
安全系数,収6
的力为重力与扣力的合力,该合力为
H公式(4)可计算出11为
5.5kN
180MPA
图3螺栓断裂情况
(2)吊运时的受力
若安全系数取1.1,接合面数为1
假设该推耙机吊运时碰到船舱底金属对金属的摩擦系数为0.15,M12
部可恢复变形量为0.5mm,推粑机以的螺栓小径为10.1mm,由式(2)
检査Ⅴ形女架时发现,圆形螺栓孔
0.1m/s的速度下落,根据能量守恒定律,式(3)可求得单个M12的高强度螺
已经暦成了椭圆形,可知高强螺栓断裂
前已经松动,V形文架平而与发动机端
推把机发动机対高强螺栓的力可用公式栓,能产生的最大横向摩擦力F为
(1)计算:
面摩擦力消失,发动机的重力山螺栓径
1.8kN,4根M12螺栓可承受的摩擦
向剪切力承担。分析认为,高强螺栓松
mv+mgh==んh2
力为7.2kN。
动后与发动机文架螺孔之间产生间隙
(4)受力分析结果
推粑机工作讨频繁产生振动,造成高强
式中:m一发动机总质量,640Mks
出以上分析可知,正常工作时发
螺栓与V形支架不断碰撞,号致形义
准把机下洛速度,O1mn:动机的重力与担力D合力为55kN,
g-重力加速度,9.8m/s2;
架螺孔损成椭圆形、高强螺栓严币膦
4根M12的螺栓可提供的最大摩擦力
损直至断裂。V形支架螺栓孔暦损情况
ん推粑机可恢复变形量,0.005m;为7.2kN,该高螺栓可承受发动机
k一推耙机刚度。
如图4所示。
重力及发动机正常工作时的扭力。但
由公式(1)计算出推粑机刚度k
是当推耙机在起后以0.1m/s的速度
从而得出发动机对高强螺栓的作用力为
下落、并与船舱发生碰撞时,发动机
12.6kN(k与乘积)。
对高张螺栓的作用力为12.6kN,超过
(3)可承受的最大作用力
4条129级的M12高蝨螺进行高强螺栓72kN的承受力,造成发动
机与V形支架相互移动、4条高强螺
定,高强螺栓受轴向预緊力F。使发动机
与V形支架压紧,并使发动机和V形变松,最终导致高强螺栓断裂和V
架之间产生摩擦力F传递载荷,螺栓预形支架变形
后可承受的最大横向摩擦力可采用以
下3个公式计算
5.改进措施
根据以上原因分析,为解决高强螺
栓所裂和V形支架变形,应采取以下
3项收进措施:是在起吊推耙机时
式中:F一高强螺栓轴向预紧力,(山降落的速度在触地瞬间不宜过快;
图4V形支架螺栓孔磨损情况
公式3求得
是收用8条高强螺栓,将V形支架
K,安全系数,取1.1
发动机紧在一起;三是在形支架
4.高强螺栓受力分析
FA一一摩擦力(最大横向暦擦力,两侧増加祓震垫,当推粑机起吊下落
1)工作时的受力
最后所求值)
过程中与舱发生碰撞时可对发动机
山推STR13型推粑机配置上柴
接合而数,1
起缓冲作用。
D6114ZG4B型发动机,其总质量为
f一摩擦系数,取0.15
64kg。发动机前、后端均需定,因此
1.3F
(作者地址:山东省济宁市任城区327国道
V形支架承担发动机总质量的?半,即
58号山推工程机械殿份有限公司国际事业
为320kg,也就是3.2kN
园272000)
万方数据
CM&M2017.0969