推土機臺車架焊接分析及全液壓變位機的應用

李德明，楊紅剛，董云龍

（山推工程機械股份有限公司，山東 濟寧 272000 ）

在工程施工中推土機主要靠整機牽引力用鏟刀來完成鏟土、運土、填土、平土、松土（利用松土器）以及其他作業，并與其他工程機械有效組合能最大限度地發揮機械效率。推土機（圖1）后橋箱、主機架和臺車總成為推土機3個關鍵受力部件，其中臺車架為臺車總成主體，左右各1件，通過鏈輪驅動鏈軌節總成使推土機前進及后退完成工作中的行走動作，而鏈輪（驅動輪）、引導輪、托輪、支重輪、履帶一起被稱為推土機中的“四輪一帶”均是安裝在臺車架上，同時安裝的還有履帶漲緊機構、上下護板等件?？梢?，臺車架在推土機結構中是極其重要的大型結構件。

圖1 推土機施工圖

1 結構特點分析

臺車架是推土機中的主要受力部件，通過該件將機器自重及載荷傳遞給履帶并最終傳至地面。根據受力工況大小并結合安裝方式，臺車架分為3種常規結構：①完全剛性連接方式，如山推SD08推土機依靠高強螺栓把臺車架裝配到主機架上；②半浮動式安裝方式，如SD13-SD32八字梁臺車架結構就采用此安裝方式，前端銷軸連接平衡梁上，后端采用的是半軸的剛性連接把臺車架分別聯結在后橋箱終傳動內外處，只具有一個旋轉自由度；平衡梁采取中心銷裝配在主機架的平衡梁架上，形成三點支承，二臺車架可繞心軸分別自由擺動，有效緩沖惡劣工況對推土機行走裝置的沖擊；③半剛性懸掛式聯結，其大大改善了推土機下部結構部件的受力狀態，如山推SD42推土機。

圖2 臺車架示意圖

臺車架結構見圖2所示，采用長、短梁（俗稱方盒）和V形筋構成框架結構（俗稱梯形架）與漲緊彈簧箱、斜支撐焊接而成，長、短方盒采用箱形結構，提高了構件的剛度；斜支撐分三段制作，其中支撐、支撐前段是薄壁中空結構，支撐前段采用沖壓件，壁厚比鑄鋼件薄，減小了該處剛度，能緩解應力集中斷裂問題。

2 焊接工藝分析

臺車架為大型復雜結構件，焊縫類型多、數量多、焊接位置多，其焊接質量和效率直接影響推土機產品質量和產能提升，針對此情況，結合工廠工藝技術水平并通過多次研究確定了較為合理的工藝流程，具體為：方盒組對→焊合→校形→組對梯形架→銑基準塊→總對→焊合→整體校形→拋丸→涂裝→(機械加工)→組焊小件→(涂裝)→(裝配)等十余個工序。

2.1 方盒組焊

臺車架為箱形結構，焊縫采用對接接頭，在取消墊板的情況下提高了結構強度，并有結構簡單、組對方便的優點，結合其平行長焊縫的特點開發了高效的雙工位機器人或雙絲自動焊焊接設備，如圖3所示。

圖3 雙工位機器人作業單元

推土機的框架結構中，采用“凸”型鋼結構，是我公司產品的一大特點，在型鋼上直接鉆孔、攻螺紋安裝托輪、引導輪、護板，既工藝性好又減少了部分焊接用螺母及絲座，同時“凸”型鋼適合鋼廠大批量軋制，價格與同規格板材相差無幾，無須再進行板材的加工，提升產品質量的同時也降低了整機成本。

2.2 臺車架組焊

臺車架組焊工序主要是組對梯形架、彈簧箱、斜支撐、擋泥護板等件為一體，由于這些結構件形狀復雜，且焊縫較多且密集，對組焊要求相當嚴格，采用人工平臺劃線組對和人工地攤焊接作業無法實現組對精度和焊縫的最佳船形焊接方位，直接影響到臺車架的焊接質量，且焊接過程中需要采取行車進行頻繁吊轉、翻轉工件，作業環境較差并存在不安全因素，導致生產效率低下，浪費了很大的人力資源。故針對SD32、SD22、SD16、SD13等推土機及其變異機型的結構特點和工序要求設計制作了組對焊接全液壓變位機，主要結構采取頭尾架變位機形式，尾架采取旋轉敞開式夾緊機構，氣動定位機構，實現其360°全方位焊接需要。見圖4所示，具體操作過程：根據機型的特點調節尾架至預設機型位置氣動鎖定，旋轉尾架定位機構，吊裝工件依靠工裝對斜支撐孔粗定位進行裝配、夾緊即可進行焊接，并有無級氣動剎車功能，實現了各機型臺車架斜支撐、彈簧箱、大瓦、耳軸座板、擋泥板等所有件一次性旋轉變位焊接的工藝創新。

3 結 論

通過對推土機關鍵結構件1臺車架焊接結構特點進行分析，優化了工藝方案并設計制作了全液壓變位機，在推土機結構件生產中率先實現了變位機焊接，保證了焊縫的全位置船形焊，提高了焊接質量，確保了工件翻轉過程中工人的安全，結合弧焊機器人實現各機型臺車架機器人自動焊接作業，并配合專業操業度分析測算出人員和設備的負荷率，合理匹配相關資源，為下一步逐漸實現焊接信息化管理和生產模式柔性的精益化管理打下堅實的基礎。 O

[1] 李德明，張 瑞，徐恩磊．旋挖鉆機底盤結構件焊接工藝分析[J]．建筑機械化，2011，(11)：76-78.

[2] 孟國強，翟 浩．焊接技術在山推結構件中的應用[J]．金屬加工（熱加工），2010，(22)：14-19．

[3] 焊接手冊（第三版，第三卷）中國機械工業學會焊接學會編[M]．北京：機械工業出版社，2007，10.