小噸位起重機轉(zhuǎn)向器異響原因及改進(jìn)方案

故障現(xiàn)象

某型號小噸位起重機底盤常見故障之一是轉(zhuǎn)向器產(chǎn)生異響。據(jù)統(tǒng)計，該異響主要表現(xiàn)為以下4種情況：一是向左側(cè)轉(zhuǎn)向至某個角度范圍時異響，二是向右側(cè)轉(zhuǎn)向至某個角度范圍時異響，三是兩側(cè)轉(zhuǎn)向至某個角度范圍時異響，四是提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速至一定范圍時異響。轉(zhuǎn)向器異響嚴(yán)重影響駕駛員駕駛的安全性和舒適性。

轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)

該小噸位起重機采用整體式轉(zhuǎn)向器，其內(nèi)部為循環(huán)球式結(jié)構(gòu)，主要由轉(zhuǎn)向螺桿、閥芯、扭桿、轉(zhuǎn)向螺母、轉(zhuǎn)向器殼體等組成，如圖1所示。循環(huán)球式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向器的主要作用是助力、降低輸出轉(zhuǎn)速、改變傳動方向、減弱輪胎傳遞到轉(zhuǎn)向盤的沖擊力。

原因分析

根據(jù)故障現(xiàn)象和轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)，分析異響產(chǎn)生的主要原因是：在起重機轉(zhuǎn)向過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)向液壓油在轉(zhuǎn)向器油道中的紊流到達(dá)一定強度，或當(dāng)轉(zhuǎn)向器受到外力沖擊時，轉(zhuǎn)向器中的轉(zhuǎn)閥與扭桿等相關(guān)零件之間發(fā)生共振，從而產(chǎn)生異響。

改進(jìn)方案

根據(jù)轉(zhuǎn)向器發(fā)生共振的原因分析，我們決定對產(chǎn)生共振影響最大的轉(zhuǎn)閥閥芯進(jìn)行改進(jìn)，以消除共振或減小振幅、達(dá)到消除異響的目的。為此，我們提出以下3種改進(jìn)方案。

(1)減小轉(zhuǎn)閥閥芯直徑

在轉(zhuǎn)閥基本結(jié)構(gòu)保持不變的情況下，適當(dāng)減小轉(zhuǎn)閥閥芯直徑，即將原30mm直徑改為28mm。減小轉(zhuǎn)閥閥芯直徑后，加深油槽深度。

副油口磨削角度由原來的12°改為20°，副油口長度由原來的16mm改為8mm。通過改進(jìn)上述結(jié)構(gòu)，改變了油液在閥體內(nèi)部的流動方向和流動速度。轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)如圖2所示。

(2)增大轉(zhuǎn)閥閥芯直徑

在轉(zhuǎn)閥基本結(jié)構(gòu)保持不變的情況下，適當(dāng)增大轉(zhuǎn)閥閥芯直徑，即將原30mm直徑改為35mm，并增設(shè)浮動套，將整體式轉(zhuǎn)向閥改為浮動式轉(zhuǎn)向閥，如圖3所示。

(3)增加O形圈阻尼值

改進(jìn)現(xiàn)有轉(zhuǎn)閥閥芯阻尼圈，即將原O形圈加密封環(huán)結(jié)構(gòu)改進(jìn)為單一O形圈結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，并增大O形圈的阻尼值。

改進(jìn)效果

根據(jù)以上3種改進(jìn)方案分別生產(chǎn)轉(zhuǎn)向器，并在有異響的小噸位起重機上進(jìn)行試驗，結(jié)果如下：按照減小轉(zhuǎn)閥閥芯直徑方案，以及按增大轉(zhuǎn)閥閥芯直徑并增設(shè)浮動套方案生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器，安裝在有異響的小噸位起重機上進(jìn)行試驗，轉(zhuǎn)向器異響均明顯減小，但仍有輕微異響。按照改進(jìn)O形圈阻尼值方案生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器，安裝在有異響的小噸位起重機上進(jìn)行試驗，轉(zhuǎn)向器異響完全消除。

按照改進(jìn)O形圈阻尼值方案再生產(chǎn)5個轉(zhuǎn)向器，分別安裝在5臺有異響的小噸位起重機上繼續(xù)進(jìn)行試驗，轉(zhuǎn)向器異響均得到消除。此后小噸位起重機上正式改用該方案生產(chǎn)的轉(zhuǎn)向器，再未出現(xiàn)轉(zhuǎn)向器異響。以前有異響的小噸位起重機更換改進(jìn)的轉(zhuǎn)向器后，也再未出現(xiàn)轉(zhuǎn)向器異響。