工程机械空调压缩机早期磨损原因及解决方法

某型 20t 级挖掘机销售到市场后，部分该型挖掘机在使用 200h 内出现了空调压缩机卡滞、V形胶带异常损坏等故障。拆解故障空调压缩机后发现，其斜盘磨损、驱动轴偏磨。检查 V 形胶带轮边缘有磨损痕迹。有些 V 形胶带因与胶带轮摩擦而断裂。空调压缩机故障部位如图 1 所示。

对损坏的零件分析后认为，空调压缩机及 V 形胶带发生故障的原因主要有以下 6 种：一是空调压缩机存在质量问题，二是 V 形胶带存在质量问题；三是空调压缩机安装方法有问题；四是空调压缩机支架制作质量不合格，五是 V 形胶带张紧力过大，六是空调压缩机支架设计尺寸有问题。我们从这 6 个方面进行了排查。

此款挖掘机使用的是国内知名公司生产的空调压缩机，且是其成熟产品。该公司根据空调压缩机序列号进行反向排查，同批次生产的其他空调压缩机安装在别的机械上，没有出现此类故障；在汽车及卡车上使用超过了 10 万套，也未出现过类似故障，由此判定该空调压缩机质量没有问题。

此款挖掘机空调压缩机所用的 V 形胶带为 A 型胶带，对同批次采购的 V 形胶带随机挑取 10 件，按 GB/T1171-2006 一般传动用普通 V 形胶带检验标准进行了硬度、强度、尺寸偏差和寿命等相关性能检验，检验结果合格，由此判定空调压缩机 V 形胶带满足使用要求。

根据空调使用保养手册要求，V 形胶带装配的张紧力为 392 ～ 588N。随机抽取 10 台新装配的该款挖掘机，按照图 2 所示操作方法，使用 V 形胶带张力计测量 V 形胶带的张紧力。测量结果表明，所装配 V 形胶带的张紧力均符合要求。由此排除 V 形胶带张紧力过大的可能。

在库房随机抽取 10 套空调压缩机支架，测量相关尺寸全部符合设计图纸要求。对出现此类故障挖掘机上的空调压缩机支架进行了测量，也符合图纸要求，可以排除空调压缩机支架存在制作质量问题。

根据国家标准要求，需要保证空调压缩机胶带轮与发动机胶带轮轴线平行、轮宽中心平面应重合，倾斜角的正切值 tanθ 不超过 6/1000，如图 3 所示。该款挖掘机空调压缩机 V 形胶带轮与发动机V 形胶带轮轴线平行，轴线距离 d 为 376mm，其安装尺寸链及公差如图 4 所示。按照国家标准要求，轴线距离 d 为 376mm 时，2 个胶带轮轮宽中心平面极限偏差为 2.26mm。我们对安装尺寸链及公差计算后发现，该空调压缩机胶带轮与发动机胶带轮轮宽中心平面极限偏差为 3.8mm，超出国家标准要求。如果安装胶带轮时倾角处于极限偏差，会造成 V 形胶带断裂或空调压缩机驱动轴受到轴向力产生偏磨。

为了使空调压缩机 V 形胶带安装后满足要求，空调压缩机 V 形胶带轮与发动机 V 形胶带轮轮宽中心平面偏差应小于 2mm，如果超出允许范围，需要通过调整支架或增加垫片进行调整。

通过对故障挖掘机进行现场测量，发现空调压缩机胶带轮与发动机胶带轮轮宽中心平面的偏差平均为 3mm，已超出国家标准要求。由于调整空调压缩机安装支架会增加装配难度，使装配工时延长。而装配时疏忽检查或调整，也会导致皮带轮轮槽中心平面度超出允许范围。

理论计算和现场测量结果表明，空调压缩机安装时胶带轮轮宽中心平面重合度超出允许范围，这是引起空调压缩机卡滞和 V 形胶带磨损断裂等故障的主要原因。

首先，在设计空调压缩机支架时控制尺寸链的公差尺寸，在设计阶段使空调压缩机胶带轮与发动机胶带轮轮宽中心平面偏差控制在 2mm 以内，为此我们采用了以下 3 个方法：一是提高空调压缩机支架焊接精度，以减小形位公差值。二是提高空调压缩机支架螺栓孔的位置精度，以保证空调压缩机胶带轮与发动机胶带轮平行；三是缩小安装螺栓与螺栓孔的间隙，以缩小安装误差。

通过实施以上解决方法，保证了 2 个胶带轮轮宽中心平面重合度偏差，满足了国家标准要求，不需要装配人员调整空调压缩机安装支架，降低了装配难度减少了装配工时。

截止目前，改进后的空调压缩机支架在市场已有 500 多台的市场保有量，工作时间超过3000h 的高出 80%，均未出现此类似问题。由以上故障可以看出，空调压缩机设计和装配时，空调压缩机胶带轮与发动机胶带轮宽中心平面重合度非常重要，如果不满足标准要求，可能会引起空调压缩机卡滞及 V 带磨损断裂等故障。