浅析混凝土搅拌运输车托轮异响

刘红卫 1，高磊 2

摘要：分析了混凝土搅拌运输车托轮异响的结构因素，提出了改进措施。

关键词：托轮；异响；搅拌运输车；

Brief analysis on Concrete Mixer Truck Supporting Wheel

Liu Hong Wei1，Gao Lei2

(1. Shantui Jianyou Machinery Co., Ltd，JiNan，250000，China；

2. Shantui Jianyou Machinery Co., Ltd，JiNan，250000，China；)

Abstract：This paper analyzes the structural factors of the noise of the supporting wheel，proposed the improvement measure。

Key words：Supporting Wheel；Noise；Concrete Mixer Truck

1 引 言

目前混凝土搅拌运输车行业同质化严重，托轮异响故障是使用过程中频发的质量问题，各个主流企业都做了很多研究，多数基于润滑和产品精度，对托轮结构、设计合理性和装配工艺研究较少。

本次研究对产品结构、硬度匹配、润滑情况均做了详细分析，且对各主流厂家做了实际调研和对比，对故障件进行了实物拆件分析，基本找出了托轮异响的原因。

2 正文

2.1 托轮异响介绍

（1）托轮位置及作用

托轮为支撑滚道的受力件，位置在混凝土搅拌车后半部分，一般装配在后台上方。

（2）各主流厂家托轮异响故障数据（数据来源于实地调研或电话咨询）

注：36*2表示调研36台混凝土搅拌运输车，每台搅拌运输车有2个托轮。

异响多数表现为周期性噪声。

理论分析应为轴承故障或摩擦副表面损伤

2.1 托轮异响原因分析

（1）接触应力分析

①建立模型分析满载混凝土的搅拌筒重心位置：

混凝土及搅拌筒假设是均匀的固体,

求得质心坐标为：x，y（2615，-262）

注：不同厂家和结构求得数据不一致。

②作用力分析

设F3为托轮给搅拌筒的和力，G为满载混凝土的重力，根据力矩平衡方程，求得F3=149615N

进而求得每个托轮受88951N的力。

③接触应力计算

取泊松比，μ1=μ2=0.3

E1、E2：托轮和轨道材料的弹性模量；均为200GPa

圆柱体接触：

（2）硬度匹配分析

硬度匹配直接影响金属摩擦副的使用寿命，在现场实际调研过程中，发现托轮与滚到摩擦副间润滑充足，未发现摩擦副失效现象，但由于其硬度匹配直接影响摩擦副寿命，简要分析如下：

B厂家硬度匹配明显不合理。

A与C厂家硬度匹配符合摩擦副设计原则。

（3）产品结构及工艺性分析

行业内托轮均为以下结构：由托轮架、托轮、背对背布置的圆锥滚子轴承、档环、油杯等部分组成；

轴承润滑依靠油杯定期注油保证，依据对侧卸油孔是否有油液溢出确认是否注满。

此结构的核心为背对背圆锥滚子轴承的调整，但如何调整、调整到什么程度各厂家要求均无较好办法。

各厂家技术要求：

由此可见，各厂家均为拧紧即可，导致实际装配后的托轮轴承游隙差别较大（实际游隙装配后也无法测量），导致实际转动灵活性差别非常大。

本文提出两种方法提高轴承游隙的稳定性。

一种方法结构不变，轴承游隙与圆螺母的拧紧力矩成比例关系，可经过试验确定圆螺母的拧紧力矩。

另一种方法通过改变轴承结构，使分离成对布置的两个圆锥滚子轴承变成一套DB结构圆锥滚子轴承，此轴承结构在家用汽车和工程机械行业普遍采用，优点为轴承游隙已由轴承厂家出厂时预先调整好，无需调整。缺点为两个轴承已有配对关系，在装配过程中不允许混装。

（4）故障件拆检

通过对退回故障件拆件，发现故障托轮存在两种极端现象，一种为卡死无法转动，一种为托轮轴承间隙异常增大。

①卡死现象

此现象是托轮结构的衍生问题，由于托轮在实际装配过程中均为拧紧即可，导致实际转动灵活性差别较大，转配后游隙无法测量，轴与轴承内圈一般选择过渡配合，当为间隙时、圆螺母锁紧后轴承必定为负游隙，使用寿命必将大幅度减少。

②托轮间隙异常增大

经实际拆检，异常增大原因有两种：

一为圆螺母松动，为装配原因。

一为托轮结构的衍生问题，当轴与轴承内圈实际配合为过赢时，圆螺母对面一侧轴承为负游隙，圆螺母一侧存在较大游隙，在使用过程中游隙逐步释放，导致间隙异常增大，进而导致托轮异响。

3 讨 论

本文着重讨论了托轮结构、接触应力分析等内容，由于托轮实际与副车架后台连接，承载着搅拌罐体的全部重量，因此搅拌罐体的制造精度、特别是减速机法兰与滚道的同轴度，副车架的制造精度、特别是前台减速机安装孔与后台托轮安装孔的位置精度，均对托轮使用有较大影响；但通过现场实际调研、未发现更换托轮后故障再发现象，且由于减速机本身允许±1.5°的偏差，一般厂家的制造精度均可达到要求，因此本文未做讨论。

4 结 论

托轮结构本身符合设计原则，但由于装配工艺性不好，实际装配后差别较大且难以检验，进而导致托轮故障成为各厂家均频发的技术难题；一方面可从装配工艺方面入手解决此问题，另一方面也可参照本文方法改进托轮结构，提高装配工艺性。

参考文献(References)：

[1]王义平. 混凝土搅拌车筒体制作工装方案[论文][D]. 安徽江淮扬天汽车股份有限公司，2009.12.(WANG YI-PING. Tooling Plan of Producing Tank of Concrete Mixer ：AN HUI JIANG HUAI YANGTIAN AUTOMOBILE CO.LTE，2009.(in Chinese))

[2]李海超，高洪明，吴林，等 基于立体视觉的机器人焊接操作研究[J] 高技术通讯，2006,6:12-15.

收稿日期：2021–04–30；修回日期：2021–04–30

作者简介：刘红卫，男，现任山推建友机械股份有限公司技术质量部 副部长 E-mail：[e-mail] 电话：[phone]