LR1350型履带起重机行走减速器工作原理及故障排查

1.故障现象

1台LR1350型350t履带起重机行走过程中突然出现单边履带无动作故障，同时行走减速器处出现异响，随即停止作业。开始怀疑是液压马达存在故障，但检测其压力正常。又将怀疑目标定在行走减速器，将行走减速器放油螺堵打开后，发现流出的齿轮油中含有大量铁屑，由此说明该起重机行走减速器已损坏。

2.行走减速器工作原理

（1）动力传递路线

该履带起重机行走系统动力传递路线

如图1所示。A4VG型液压泵驱动A6VM型行走马达，A6VM型行走马达再驱动初级齿轮减速器、次级行星齿轮减速器，然后通过驱动轮带动履带行走。

（2）初级减速器

初级减速器内主要有常闭式马达制动器和一对伞形齿轮，A6VM型行走马达通过连接套与常闭式马达制动器连接。压力油输入A6VM型行走马达的同时进入制动器，将常闭式马达制动器打开。A6VM型行走马达输出的动力即可带动主动伞齿轮、从动伞齿轮转动，将动力传递至与从动伞齿轮连接的输出轴套。

（3）次级减速器

次级减速器采用Ⅰ、Ⅱ级行星减速器，其主要由输入轴1、Ⅰ级太阳轮2、Ⅰ级行星轮3、内齿圈4、Ⅰ级行星架5、Ⅱ级太阳轮6、Ⅱ级行星轮7、Ⅱ级行星架8、输出轴9、锥形锁紧套10、锁母11、驱动轮12、行走架13等组成，如图2所示。

初级减速器的输出轴套转动，带动次级减速器的Ⅰ级行星减速器的输入轴1转动，输入轴1带动Ⅰ级太阳轮2、Ⅰ级行星轮3转动。Ⅰ级行星轮3自转的同时在内齿圈4内公转，Ⅰ级行星轮3的公转带动Ⅰ级行星架5、Ⅱ级太阳轮6转动。Ⅱ级行星减速器与Ⅰ级行星减速器的原理相同，通过Ⅱ级行星减速器将动力传递至输出轴9。

输出轴9右侧设有花键，该花键与驱动轮12右侧的花键连接，将输出轴9的动力传递至驱动轮12。驱动轮12的轮齿拨动履带，驱动履带起重机行驶。

输出轴9左侧内孔中设有锥形锁紧套10，锥形锁紧套10外侧设有锁母11。当拧紧锁母11后，锥形锁紧套10向外扩张，可将输出轴9、锥形锁紧套10、驱动轮12锁紧。

3.故障排查

将起重机行走减速器全部拆解后，发现次级减速器的Ⅰ级行星减速器损坏。其太阳轮有几个轮齿断裂，1个行星轮已断为2截，许多轮齿的齿面都出现了磨损。如图3所示。

轮齿断裂的原因有2种：一是由于齿面点蚀、粘着造成齿面出现微小裂纹，微小裂纹逐渐扩展便造成轮齿断裂。二是由于磨损过度造成轮齿变薄，轮齿变薄后强度降低，从而产生折断。下面逐一进行分析。

（1）齿面点蚀

齿轮传动过程中，轮齿啮合产生的交变接触应力，反复作用在轮齿上，会使齿轮表面出现不规则的细小疲劳裂纹。该裂纹逐渐扩展，会使齿面金属脱落而形成麻点状凹坑，被称为齿面疲劳点蚀，如图4所示。

齿面疲劳点蚀多出现在节圆或接近齿根处的轮齿表面，然后再向其他部位扩展。这是因为在该处同时啮合齿对数少，接触应力大，且在该处齿廓相对滑动速度小，不易形成油膜，摩擦力较大。

点蚀损坏多是由于齿面硬度较低(硬度≤350HBS)。点蚀损坏后的轮齿表面会形成很多凹坑和裂纹，检查损坏的齿轮表面，几乎没有点蚀的凹坑和裂纹，固该齿轮断裂的原因不是齿面点蚀。

（2）齿面粘着

齿面粘着是指互相啮合的轮齿齿面，在一定的温度或压力作用下发生粘着。随着齿面的相对运动，金属从齿面上撕落则会造成严重的粘着磨损现象。粘着有冷粘着和热粘着之分。

冷粘着是在重载低速齿轮传动中，由于局部齿面啮合处压力很高，且速度低，不易形成油膜，导致接触表面膜被破坏而形成的粘着。

热粘着是在重载高速齿轮传动中，由于啮合处产生很大的摩擦热，导致局部温度过高、齿面油膜破裂、触齿面金属融焊而形成的粘着。

检查该机损坏的齿轮表面，几乎没有粘着现象和裂纹，油液也没有高温变质现象，固该齿轮断裂的原因不是粘着。

（3）齿面磨损

齿面磨损可能由于以下3个原因：一是由于减速器密封件损坏造成减速器内油液泄漏，导致齿轮干摩擦；二是减速器油液质量较差；三是减速器内进入砂粒、铁屑、非金属物等物质，发生磨料磨损。

检查该机行走减速器密封良好，油液充足，油质良好，油中没有异物，固该齿轮断裂的原因不是齿面磨损。

（4）轮齿折断

轮齿在传递动力时齿根应力最大，轮齿折断一般发生在齿根部位。轮齿折断可分为疲劳折断和过载折断。

当齿根部过渡圆角处所受的交变应力超过了材料的疲劳极限时，其受拉伸侧便会产生疲劳裂纹。裂纹不断扩展，最终造成轮齿的弯曲疲劳断裂，如图5所示。

过载断齿是指轮齿严重过载或在冲击载荷作用下，齿根危险截面上的应力超过极限值而发生的突然折断。

检查该机折断的齿轮均属于脆性断裂，且发生1个行星轮已经断为2段现象，因此，推断减速器齿轮损坏的原因为过载。

经仔细检查发现，Ⅱ级行星减速器输出轴的锁母松动，Ⅱ级行星减速器整体向左窜动18mm。

分析认为，Ⅱ级行星减速器整体向左窜动后，带动Ⅰ级行星减速器的行星架、行星轮均向左窜动18m m，造成Ⅰ级行星轮与Ⅰ级太阳轮轮齿啮合宽度减小，导致轮齿强度不够而发生折断。

4.验证排查结论

为确认故障排查结论是否正确，我们对齿轮的主要参数进行了测绘，并根据测试结果对Ⅰ级行星轮强度进行了校核。

校核结果表明：Ⅰ级行星齿轮发生窜动后，其弯曲应力远大于弯曲疲劳许用强度，由此说明对故障原因的推断是正确的。

责任编辑：Quasimodo