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有台红旗T150BS型推土机先后多次出现转向失灵问题,经更换密封环后,转向恢复正常,但使用两个多月后转向再次失灵。
  1. 故障原因
  转向离合器为湿式、多片、常结合式摩擦离合器,由弹簧压紧,采用液压式操纵机构。
  对这种离合器的失效分析,应从其液压系统结构的特点入手。据分析,红旗T150BS型推土机出现转向失灵应是液压系统的压力有问题或是密封部分出现问题所致。经测试,该转向离合器的液压泵的压力为1.22MPa,在标准范围之内,并由此推断密封部分出现问题的可能性较大。
  工作时接盘轴颈与轴承座之间相对转动。
  经测试,管路压力仅为0.87MPa,达不到正常工作压力;经解体观察发现,密封环及轴承座与其配合部位均有明显的磨损痕迹。由此判断,离合器内部有液压油泄漏,致使工作部分达不到正常工作压力。经分析,发现接盘与轴承座密封部分的结构在设计上存在以下缺陷:
  ①轴承座材料为普通铸铁,其内孔经车削而成,未经任何热处理,表面精度低,耐磨性差。
  ②密封环采用石墨材料制成,弹性差,结构如图3所示,为矩形、直开口。由于轴承座孔和密封环外径磨损严重,开口间隙随之变大,磨损后无外涨自补能力,使径向配合间隙逐渐增大而使液压油直接从开口处泄漏。由于接盘与轴承座密封部分在设计上的缺陷,造成密封件寿命低、密封性能差,使压力油腔内油量漏失严重,以致达不到正常工作压力,液压油不能克服弹簧预紧力而无法推动活塞及压盘左移,造成转向离合器内、外齿片不能分离而使转向失灵。                 
  2.改进方法
  ⑴轴承座的改进
  为解决原轴承座内孔耐磨性差的问题,可采用内孔镶抗磨内套的方法:即将原轴承座孔与接盘轴颈配合部分的尺寸由φ125mm镗至φ130-0.02mm,如图4所示;用F413型发动机的缸套(内径尺寸正好为φ125mm)加工一内套,将其镶入φ130-0.02mm孔内与之过盈配合,并钻通进油孔道。因F413型发动机的缸套采用优质球墨铸铁精磨而成,尺寸精确,且内孔表面经过渗氮处理,具有良好的表面精度和耐磨性,从而使轴承座寿命大大提高。        
  ⑵密封环及其装配的改进
  针对密封环材料存在的缺陷,将石墨改为聚四氟乙烯加镍材料。该材料的耐温范围为-200~+260℃,可承受压力2MPa,密封工作压力为0~40MPa,并具有良好的冷却性、耐磨性和抗介质性;它能在表面上吸附一层油膜,使环与座孔之间形成油膜密封,因而磨损量大大降低。针对密封环结构上的缺陷,将直开口环改为搭接口环,环的厚度减为原来的 1/2,其余尺寸不变。这样,消除了因密封环与座孔磨损,使直开口间隙增大而引起的泄油现象;同时,由于改后密封环的厚度减为原来的一半,因而在密封环4的位置可由原来的单环改为双环安装,这样即使第一道环泄漏,也还有第二道环进行密封,从而进一步增强了密封效果。 
  通过以上改进,虽然提高了密封件的耐磨性和密封性能,但仍没有解决材料弹性差、磨损后无外涨自补能力使径向间隙增的而漏油的缺陷。为消除这一缺陷,可将接盘油道进行如下改进;将孔A加深至右端环槽中间位置径向打4个导油孔C(直径为φ0.5mm),分别与4个均布的进油孔A相通。这样,可将微量的压力油引入密封环内径与环槽形成的封闭环内径与环槽形成的封闭的环形腔D内,在压力油作用下使密封环产生外涨力以弥补磨损量,使环外径与轴承座的径向配合间隙始终保持在最佳范围内,防止从配合处漏油。这种自行补偿结构是延长密封环寿命的有效方法之一,其受力示意图(接盘C孔处轴的截面)。由于是在低压系统中,且孔C与孔A的截面积之比为1:400;孔C对压力油的阻尼作用使进入环形腔D的油量很少;再加上油环的侧隙严格控制再+ 0.01~+0.03mm以内,在油膜密封作用下不会发生泄漏,因而进入导油孔C的液压油不会通过密封环的侧隙而泄漏,该机自改进后使用至今,一直运转正常。

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