履带式起重机行走机构故障分析及修复

刘鹏飞

摘要：经济在快速的发展，社会在不断的进步，履带式起重机是工程机械领域最常见的起重机，而行走机构则是履带式起重机的重要组成部分，其零部件的磨损及跑偏是其主要故障形式。对行走机构的故障原因进行了分析，并提出修复和日常维护保养的方法。

关键词：履带起重机;行走机构;故障分析;走行不同步

引言

履带式起重机是一种依靠履带装置行走的移动式起重机械，依靠其独特的行走机构，使起重机具有带载行驶、接地比压小、爬坡能力强、转弯半径小等特点，行走机构的动态特性，直接影响着履带起重机整车的性能。在平常的使用中常常出现走行跑偏的现象，使操作起重机的工作效率大打折扣。为了解决这一问题，本文针对一个故障排查的实例来对整机液压系统进行探讨研究，加以AMESim为平台進行仿真分析，并提出一些日常使用中的建议。

1工作原理

该起重机行走液压系统采用双泵、双马达结构，即左、右行走机构各有1个变量泵、1组控制主阀和I个变量马达，各自独立驱动。以右侧为例：右控制主阀为力士乐MO-5205-00/4M0型电液控制阀。该阀为四联阀，分别控制右侧履带的行走、主变幅机构、主钩和副钩。压力油通过右控制主阀的右行走阀片后进入中心回转接头，再通过胶管及快换接头连接到右侧行走变量马达，将动力传递到右侧行走马达。左侧与右侧相同。

2故障原因分析

2.1磨损原因

行走机构的机械部件承担自重、作业载荷及运行中的冲击载荷，还要受到砂石、泥水的污染侵蚀，工作条件恶劣，易被磨损。从行走机构的结构分析，引导轮、支重轮和驱动轮三者的轴线必须和支重轮架的对称中心线重合，该中心线与起重机的半轴轴线垂直，才能保证履带吊直线行走，但驱动轮、托轮、引导轮及支重轮的轮齿磨损，轴承轴套、轴磨损及变形，使驱动轮、引导轮、支重轮与轨链发生啃削，严重时发生履带跑偏、脱轨，进一步加剧这些零部件的磨损，造成恶性循环。1）土壤、砂石等不利外部环境对磨损的影响。土壤和砂石对行走机构的影响主要体现在土壤的酸碱度和砂石的硬度、形状上，酸性土壤、带有锐角的碎石、硬度大的砂石等对零部件的腐蚀和磨损较为严重。2）零部件之间压力及润滑的影响。在相同材质下，磨损量与作用在零部件上的压力成正比，单位压力越大，磨损量也越大。因此应尽量避免过大的单位压力。缺少润滑使零件直接接触，加剧磨损的产生。3）行走速度的影响。行走速度的提高导致砂石对行走装置的冲击增大，同时零部件的加速运转会产生相互之间的加速作用力，部件间承受的压力进一步提高，使磨损加剧。

2.2液压履带式起重机应用现状分析

随着现代社会不断发展，建设施工机械化、自动化程度不断提高，起重机作为主要起重机械，在电力、桥梁、市政、化工等领域建设工作中，均有广泛应用。根据相关调查数据显示，目前使用的液压履带式起重机，无论是国产设备还是进口设备，经过一段时间的使用后，均会出现左右行走不同步这一故障，平均故障率在90%以上，严重影响了液压履带式起重机的正常使用。

2.3左右行走不同步外在表现分析

如液压履带式起重机存在左右行走不同步故障，当其左右两侧履带同时行走时，会导致起重机自动转弯等问题，也就是说有一侧履带行走无力，经综合观察分析可以得出，左右行走不同步主要有以下几种表现：（1）起重机单方向行走无力。（2）起重机前、后方向行走，均无力。（3）起重机向某一方向转车表现正常，但在直行过程中则出现驱动轮不转或无力问题。

3故障的修复

3.1磨损的修复

修复的方式根据磨损的严重程度选择更换或者技术性修复。对于磨损严重修复困难时间要求紧的通常选择更换。技术性修复要针对磨损零件的磨损部位及材质制定不同的修复方案。如支重轮的凸缘磨损可以采用16Mn钢环绕焊接在支重轮的凸缘上进行修复;支重轮内孔直径及轴的外径尺寸可以通过加工铜套进行修复;驱动轮和引导轮的齿磨损通过手工堆焊增大齿高的方式修复;轨链的磨损和断裂采用焊接的方式修复。

3.2测压法

测压法是液压系统常用的设备故障分析方法，直接通过读出管路某处的压力值，通过分析压力值大小、波动、升降压速率等方面可较为准确地找到设备故障的位置及原因，从而为针对性地进行调整、修改，恢复设备正常的工作状态提供数据的依据。

3.3仿真分析

为了深入研究变量泵的动态特性，用AMESim软件的液压元件设计库（HCD）搭建LS阀、压力切断阀及变量油缸模型，并根据相关规则进行联接，得到负载反馈系统AMESim模型。假设泵的出口压力小于压力切断阀的设定压力，对所建立的模型进行仿真分析，就可以得到负载敏感阀的压力与流量动态响应特性曲线，从一般的仿真结果可以明显的观察到在变量泵的出口压力小于压力切断阀的设定压力值时，变量泵的排量与负载敏感阀的阀芯位移或通流面积按一定比例关系变化，并且能够根据负载压力的反馈作用实现自适应变化，从而实现小开度小排量大开度大排量的结果，不仅对保持两侧的马达同步性有利而且还可以提高功率利用效率。

3.4检查右侧行走马达

将中心回转接头处左、右行走机构用快换接头互换连接，分别操纵左、右行走控制手柄，发现右侧行走马达前进、后退动作正常，左行走机构出现不能行走故障，由此说明右行走机构液压元件没有问题，而故障可能存在于右侧控制主阀的右行走阀片或中心回转接头处。拆开右行走机构液压系统至中心回转接头油路的快换接头，发现其内有7段长度约15mm的O形密封圈残片，且初步判断该O形密封圈来自于中心回转接头或控制主阀，但是这部分管路装于与中心回转接头连接的回转平台与下车车架之间，管路非常密集且空间较小，拆装较为困难，于是先拆检右侧控制主阀。在拆检右侧控制主阀后，发现其内存在密封圈残片渣滓。原因找到，由于破损的密封圈造成了油液的污染导致主阀阀芯卡滞，从而使出现左侧不能走行、发生偏转的状况。

3.5日常维护

1） 做好液压系统的维护保养。按规定选用合适的液压油，定期对液压油取样化验，更换液压系统各处的过滤器滤芯。当发现拆下的滤芯中有一些不正常的渣滓的时候，需要提高警惕，可能是系统某部位出现了破损。液压系统的故障大部分都是直接或间接由油液污染引起其的。2）合理调节液压系统的工作压力和工作速度，定期对主要元件进行性能测定。3）若在运行过程中部分托轮和支重轮在有卡滞甚至无法运转的情况下继续行走，则可能导致滚轮、轨链节磨偏和磨损。因此必须立即修理无法运转的滚轮，避免磨损加剧、故障扩大。4）定期对行走机构各部位的联接螺栓和螺母进行检查并紧固。设备长时间工作必然造成行走机构各联接部位的安装螺栓松动，如支重轮、驱动轮及托轮安装螺栓﹑履带板安装螺栓﹑行走配管螺栓等因震动而松动，直至产生间隙，导致履带板的裂纹，加大履带与轨链节间的螺栓孔，导致无法紧固而必须更换履带和轨链节的严重后果。

结语

履带式起重机行走机构采用双泵双阀单独控制，在平常的使用中若某一边的泵加速磨损或阀的阀芯卡滞就会立即出现跑偏的现象，使操作起重机的工作效率大打折扣。针对这一故障现象，本文在传统解决方案的基础上，着眼于快速排查及修复方案确立，给出了简单实用的修复方法，提出履带式起重机日常使用中需要引起注意的几个方面：避免进行长时间两边负载严重不均的工况、更换滤芯保持良好的油液清洁度防止阀芯卡滞及泵磨损、已经出现不同步的情况时利用精确的手柄操控幅度来削减不同步的状况。所采用的方法简单有效、并且容易现实，基本上实现了预期目标，给履带起重机的研究设计工作提供一定的借鉴价值。

参考文献

[1]郝鹏，何清华，张大庆.负载敏感系统测试及特性分析[J].中国工程机械学报，2006，（3）：317-320.

[2]游明琳，吴永闯.液压系统功率匹配与节能技术的研究[J].机械工程与自动化，2010，6（3）：167-168.