中捷友谊摇臂钻奇怪故障一例浅析

中捷友谊摇臂钻奇怪故障一例浅析

于铮

于铮（一拖（洛阳）福莱格车身有限公司）

摘要：系统分析了中捷友谊摇臂钻主轴缺少一档速度故障可能产生的原因，结合实际维修情况对以往类似故障判断增加了新的补充，对中捷友谊摇臂钻主轴箱变速原理做出了详细描述。

关键词：中捷友谊摇臂钻主轴失速故障判断

摇臂钻属于通用金属切削机床，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、锪平面及攻螺纹等加工，机械加工企业无论是生产件加工还是设备维修用备配件加工都离不开它，广泛应用于各个机械加工企业中。

中捷友谊摇臂钻是摇臂钻机床行业中的名牌产品，在社会上保有量很大。中捷友谊摇臂钻采用液压变速实现主轴转速预选和进给量预选，节省变速时间，效率较高且齿轮不易打齿。我公司摇臂钻主要用于拖拉机驾驶室管件、钣金件及设备维修用备配件钻孔、攻丝，拖拉机高产月时设备生产负荷很大。

一天，接到维修组电话说车间一台Z3025摇臂钻缺少一档速度就带着设备说明书到现场了解具体情况。出故障的是一台中捷友谊Z3025摇臂钻，故障情况是设定机床主轴转速为1600r/min时，压下“主轴变速正反转及空档手柄”主轴转动正常，将“主轴变速正反转及空档手柄”转到正转位置，主轴逐渐停止转动，其余各档主轴转速正常。经初步分析确定故障原因在液压系统。Z3025摇臂钻液压系统压力由于一台“24泵”的齿轮泵提供，其压力可以通过调整装在油泵上的溢流阀调整，正常工作压力在1.6～2MPa之间。旋下设备主轴箱顶端测压口上的螺塞，装上量程合适的压力表，可以看到液压系统压力正常，这样就排除了油泵有问题的嫌疑。

故障现象是：主轴开始转动正常，将“主轴变速正反转及空档手柄”转到正转位置，主轴才逐渐停止转动。我们想到会不会是某根通往某个变速油缸的油管或油管接头漏油，主轴转动后油缸无法保持压力，啮合齿轮脱开啮合位置造成的。按着这个思路我们打开主轴箱顶盖板一半，将主轴设为其他速度，在保证主轴转动的情况下检查主轴箱里边隔板以上的8个油缸、1个油泵和2个液压阀的油管及油管接头处是否漏油。经过检查发现以上各处均无漏油现象。

主轴开始转动正常后来慢慢停止转动的现象让我们将维修重点转移到传动齿轮脱开啮合位置的原因上。突然记得有一次另一台Z3032出过相似故障，通过检查管路、油泵和液压阀组最后将故障原因锁定在控制一根传动轴上滑移齿轮副的油缸杆端头螺帽松脱。随后我们逐一拆卸、检查了与主轴变速有关的说明书上编号为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ四根传动轴的顶部油缸。拆掉油管、取掉缸体、去掉弹性挡圈和堵盖，检查油缸杆顶部螺帽是否脱落。四根传动轴检查完毕均未发现油缸杆顶部螺帽脱落情况，故障原因不在这里。

多方面查找故障原因未果后，我们将注意力再次转移到设备变速过程。通过反复将机床主轴转速设定为1600r/min使故障重现，我们注意到了一点以前没有注意到的细节：机床设定机床主轴转速为1600r/min时，压下“主轴变速正反转及空档手柄”主轴转动正常，将“主轴变速正反转及空档手柄”转到正转位置，机床发出齿轮脱落摩擦碰撞声音后主轴才逐渐停止转动。经过多次仔细倾听，我们断定设备故障原因在于传动齿轮副脱开啮合导致动力无法传递。在机床变速时通过主轴箱观察窗仔细观察，发现正对主轴箱左侧观察窗的说明书上编号为VI轴的传动轴上部两个齿轮在主轴变速时压下“主轴变速正反转及空档手柄”上升，将“主轴变速正反转及空档手柄”转到正转位置时发出齿轮脱落摩擦碰撞声音下降。故障位置终于找到了，我们仔细翻阅设备随机说明书查阅编号为VI轴的传动轴的内部结构，模糊不清的说明书“主轴变速机构”配图只能看到上部齿轮副为两个齿轮非一个双联齿轮，更多细节无法看到，说明书中也没有更多文字描述。没有办法只有先将主轴箱编号为VI轴的传动轴拆卸下来再找故障原因了。主轴箱拆卸工作量非常大，主轴箱隔板以上8个油缸、1个油泵、2个液压阀及所有油管均需要拆除。油管比较多，为了防止油路混乱需要仔细编号后拆除。

VI轴（花键轴）拆出来后，故障原因立刻清楚了。齿轮副由两个齿轮通过一个轴用弹性挡圈连接成一体，花键轴为中空轴，油缸杆在花键轴中运动，齿轮副由油缸杆拉动沿花键轴滑移。齿轮副径向沿X方向有两个销孔，销孔内穿过一个销轴后油缸杆可以带动齿轮副沿花键轴滑移；沿Y方向有两个装钢珠的圆通孔，圆孔内安装两个φ9mm钢珠，齿轮外侧用一个钢丝卡子将两个钢珠限制在齿轮内部，防止钢珠脱出。油缸杆通过油缸杆头部径向销轴带动齿轮副在花键轴上滑移，花键轴径向向沿X轴方向有两个长圆孔，齿轮副运动范围由长圆孔限制；沿Y方向有上、中、下三组六个凹坑缺口，齿轮副运动位置由钢珠卡到凹坑内保持。主轴变速时，油缸杆通过销轴带动齿轮副向上运动，到达齿轮啮合位置钢珠被钢丝卡子顶入花键轴凹坑内并保持在凹坑内，齿轮正常啮合，主轴正常转动。

此次设备故障的原因是：顶钢珠的钢丝卡子断裂，导致钢球顶入力不够，无法克服齿轮副自身重力，导致齿轮副无法正常保持在齿轮啮合位置。压下“主轴变速正反转及空档手柄”进行转速预选时油缸内有压力油，油缸杆可以带动齿轮副上升到齿轮啮合位置；将“主轴变速正反转及空档手柄”转到正转位置后，油缸内无压力油，齿轮副靠钢丝卡子将钢珠顶入花键轴凹坑内克服自身重力保持啮合位置。钢丝卡子断裂导致钢球顶入力小于齿轮副自身重力，齿轮副下滑，齿轮啮合脱开，动力无法传递，主轴逐渐停止转动。

此次摇臂钻故障属于少见故障，设备说明书对传动轴内部结构没有说明，故障的原因比较隐蔽不容易找到，造成维修工作走了不少弯路。设备修理完成后感觉有必要将此维修经历与人分享，特写成此文给广大设备维修人员做一个参考。