挖掘機履帶架定位夾緊工裝的改進及研究

范棟

摘要：履帶架定位設計的合理性與準確性對挖掘機的運行效率、性能發揮以及生產效益有直接影響。結合多年對挖掘機整機運行過程中常出現的四輪一帶磨損、機體跑偏、履帶啃軌等問題的原因調查與研究發現，其主要原因在于履帶架中心面定位不準確、尺寸設計也不夠標準上，所以要想解決問題，就要加強履帶架定位夾緊工裝的科學設計。本文結合挖掘機行走架設計要求、改進前工裝分析進行探討，提出有效的工裝改進設計方案。

關鍵詞：挖掘機；履帶架定位；夾緊工裝；設計方案；改進措施

履帶架是挖掘機中重要的組成結構之一，履帶是否能夠穩定運行，直接關系著挖掘機的運行效果，一旦履帶架定位出現問題，那么挖掘機機體就會出現跑偏、磨損、啃軌等情況發生，這樣會造成挖掘機故障問題發生，影響正常運行。所以加強挖掘機履帶架定位夾緊工裝設計研究很重要，并且要結合現代挖掘機使用需求以及科學技術手段對其工裝設計進行改進研究，從改進履帶架中心面定位設計與尺寸設計兩個方面著手研究，提出可行的改進途徑。

一、挖掘機行走架設計技術要求

挖掘機行走架結構設計中主要針對左右履帶、中間架等結構進行尺寸設計，還要加強左右履帶架中心面的距離設定，并且對中心面的平行度進行設計，通常履帶架中心面的平行度尺寸公差不可超過±5mm，一般以平行度公差為3.5mm為標準，高度公差不可超過±3mm，而對尺寸公差設計主要目的是為了方便于焊接中間架，中間架是為保持挖掘機整體平穩性而設計。設計平行公差主要目的是為了降低挖掘機行走過程中發生的跑偏幾率，同時還能夠有效減少四輪一帶的磨損程度，也能夠避免履帶啃軌問題發生，進而穩定履帶架運行、延長使用壽命。一旦履帶架出現偏斜，機體行走就會出現向左或向右移動的現象，中間架和履帶架移位，產生張力與壓力，進而極容易引發開裂問題出現，直接影響挖掘機的運行效率。

二、改進前工裝的分析

1、改進前的工裝結構

挖掘機行走架總成拼焊工裝的組成結構有：大小平臺、中間架定位工裝、直線導軌、履帶架定位夾緊工裝。其中履帶架定位夾緊共有兩組，每組有兩個履帶架定位夾緊裝置，履帶架定位夾緊在改進前的組成結構有：工裝箱體、夾緊裝置、定位軸承等，在拼焊過程中，軸承與履帶架的底板焊接，能夠穩固軸承與履帶之間的牢固性，再用絲桿上螺紋塊進行夾緊，提高穩定性。

2、改進原因

改進是因為之前的履帶架定位夾緊裝置還不夠完善，常因各種原因出現移位、松動、啃軌、磨損等問題，常見的問題主要有以下幾點：

（1）定位原理不適宜

定位原理對于履帶架定位夾緊裝置是否科學、合理有非常大的影響，采用軸承外圈定位法，以軸承為中心，借助固定優勢，避免螺紋夾緊后被撐開尺寸發生變化，發生變化的則是中心面尺寸，該定位原理可以為履帶架底板內側的尺寸進行控制，保持原有尺寸，但并不是對履帶架的所有尺寸公差進行保持保證。

2）履帶架制造工藝水平差

履帶架制造工藝差，制造精度也就相對較低，履帶架各項尺寸公差明顯超過標準要求，并且左右履帶架之間的平行度也非常低，并以履帶架內側面的定位值為基本標準，轉換工藝基準會導致尺寸公差越來越嚴重，平行度也越來越低，不能保證標準的設計要求。

左右履帶架中心距的尺寸設計與平行度設計不夠標準，是導致挖掘機跑偏、磨損、啃軌的主要原因，所以加強設計改進非常有必要。

三、工裝改進設計

1、改進方案及要點

（1）保證平行度公差和尺寸公差

改進后工裝的定位夾緊尺寸設計標準發生調整，調整過程中注重履帶架開襠尺寸制造偏差的影響，在科學的試驗調整下，履帶架定位夾緊工裝的底板兩內側面都成對稱式定位夾緊，這樣就可以保證履帶架定位尺寸公差降到最低，保持其平行度。

（2）保證工藝基準與設計基準重合

結合挖掘機行走架設計，以左右履帶架中心面設計標準為核心，改進后的履帶架定位夾緊工裝是以底板中心面設計標準為核心，采用對稱式分開定位夾緊方法，這樣就能夠使得設計的定位尺寸與實際安置的定位尺寸完全相同，規避基準轉換所帶來的尺寸公差嚴重化發展的現象出現，更加保證夾緊效果。

（3）便于工裝調整和維修

履帶架定位夾緊工裝主要是由兩組定位夾緊裝置而成，并且在工裝裝置上都設有相應數量的絲桿螺紋定位塊，而改進后，加強了對螺紋定位塊夾緊面的設計，夾緊面積放大，夾緊的整體性越來越好，即便是在履帶架底板出現開襠尺寸，也不會導致螺紋撐開后的中心面尺寸發生變化，有明顯偏差，繼而可以有效的保持履帶架中心距離，還能夠保持履帶架定位夾緊的平行度。

2、改進后的履帶架定位夾緊裝置

改進后的履帶架定位夾緊裝置主要由工裝箱體、螺紋定位塊、調整塊和梯形絲杠等組成。旋轉梯形絲杠，帶動左右旋向的螺紋定位塊向外撐開實現履帶架中心面橫向的定位，并夾緊履帶架。調整塊用于調整履帶架開擋尺寸制造偏差。工裝箱體高度是履帶架高度方向的尺寸定位。通過搖把旋轉梯形絲杠，使左右旋向的兩個螺紋定位塊同步向外移動，與履帶架底板內側面接觸，迫使履帶架中心面和兩個螺紋定位塊的中心面重合，實現履帶架的中心面自動對中。履帶架定位夾緊工裝的4個（2組）定位夾緊裝置的中心距是準確的，從而保證左右履帶架的中心距。

3、改進后工裝驗證

（1）三坐標測量驗證

采用三坐標對拼焊完成后的4套行走架進行測量。尺寸及其尺寸公差，左右履帶架中心面平行度公差，高度尺寸及公差均在設計公差范圍內，滿足設計要求。

（2）裝機試驗

對4套行走架樣機裝機后進行20m直線行駛試驗，測量跑偏量，跑偏量都小于國家標準GB/T9139—2008中規定跑偏量不得大于測量距離的7%（即1.4m）的要求。改進后的工裝有效控制了挖掘機跑偏，且無履帶啃軌現象。

（3）工裝箱體強度剛度檢驗

借助有限元軟件對改進后的工裝箱體進行強度剛度校核。箱體材料為Q235A，計算結果顯示，最大位移為4.73×10-4mm，最大應變為1.93×10-6mm，最大等效應力為0.782MPa，遠遠低于材料的屈服強度235MPa，箱體的變形非常小，滿足強度要求。

通過對原有挖掘機的履帶架定位夾緊部分的改進，保證了左右履帶架中心距和左右履帶架中心面平行度拼焊精度的設計要求。對行走架樣機裝機后進行20m直線行駛試驗，跑偏量滿足規定的要求，無履帶啃軌現象。

結語：針對原有履帶架定位夾緊工裝，在左右履帶架和中間架總成拼焊時，履帶架中心面平行度和尺寸超差，其定位原理難以保證行走架拼焊精度的設計要求。履帶架中心面平行度和尺寸超差，是導致挖掘機整機行駛跑偏、四輪一帶磨損和履帶啃軌等問題產生的主要因素之一。改進后的履帶架定位夾緊工裝，以履帶架底板開襠兩內側面對稱撐開方式，實現了以履帶架中心面為定位基準，保證工藝基準和設計基準重合，消除因基準轉換定位而引起的累積誤差。改進后的履帶架定位夾緊工裝，對履帶架底板開擋尺寸制造精度較低的履帶架，保證左右履帶架中心距和左右履帶架中心面平行度拼焊的精度更有效。改進后的工裝質量可靠，已投入某挖掘機行走架總成拼焊生產中。

參考文獻：

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