挖掘機(jī)履帶架定位夾緊工裝的改進(jìn)及研究

范棟

摘要：履帶架定位設(shè)計(jì)的合理性與準(zhǔn)確性對挖掘機(jī)的運(yùn)行效率、性能發(fā)揮以及生產(chǎn)效益有直接影響。結(jié)合多年對挖掘機(jī)整機(jī)運(yùn)行過程中常出現(xiàn)的四輪一帶磨損、機(jī)體跑偏、履帶啃軌等問題的原因調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，其主要原因在于履帶架中心面定位不準(zhǔn)確、尺寸設(shè)計(jì)也不夠標(biāo)準(zhǔn)上，所以要想解決問題，就要加強(qiáng)履帶架定位夾緊工裝的科學(xué)設(shè)計(jì)。本文結(jié)合挖掘機(jī)行走架設(shè)計(jì)要求、改進(jìn)前工裝分析進(jìn)行探討，提出有效的工裝改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；履帶架定位；夾緊工裝；設(shè)計(jì)方案；改進(jìn)措施

履帶架是挖掘機(jī)中重要的組成結(jié)構(gòu)之一，履帶是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行，直接關(guān)系著挖掘機(jī)的運(yùn)行效果，一旦履帶架定位出現(xiàn)問題，那么挖掘機(jī)機(jī)體就會出現(xiàn)跑偏、磨損、啃軌等情況發(fā)生，這樣會造成挖掘機(jī)故障問題發(fā)生，影響正常運(yùn)行。所以加強(qiáng)挖掘機(jī)履帶架定位夾緊工裝設(shè)計(jì)研究很重要，并且要結(jié)合現(xiàn)代挖掘機(jī)使用需求以及科學(xué)技術(shù)手段對其工裝設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)研究，從改進(jìn)履帶架中心面定位設(shè)計(jì)與尺寸設(shè)計(jì)兩個(gè)方面著手研究，提出可行的改進(jìn)途徑。

一、挖掘機(jī)行走架設(shè)計(jì)技術(shù)要求

挖掘機(jī)行走架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要針對左右履帶、中間架等結(jié)構(gòu)進(jìn)行尺寸設(shè)計(jì)，還要加強(qiáng)左右履帶架中心面的距離設(shè)定，并且對中心面的平行度進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(biāo)準(zhǔn)，高度公差不可超過±3mm，而對尺寸公差設(shè)計(jì)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(jī)整體平穩(wěn)性而設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)平行公差主要目的是為了降低挖掘機(jī)行走過程中發(fā)生的跑偏幾率，同時(shí)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(fā)生，進(jìn)而穩(wěn)定履帶架運(yùn)行、延長使用壽命。一旦履帶架出現(xiàn)偏斜，機(jī)體行走就會出現(xiàn)向左或向右移動的現(xiàn)象，中間架和履帶架移位，產(chǎn)生張力與壓力，進(jìn)而極容易引發(fā)開裂問題出現(xiàn)，直接影響挖掘機(jī)的運(yùn)行效率。

二、改進(jìn)前工裝的分析

1、改進(jìn)前的工裝結(jié)構(gòu)

挖掘機(jī)行走架總成拼焊工裝的組成結(jié)構(gòu)有：大小平臺、中間架定位工裝、直線導(dǎo)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(gè)履帶架定位夾緊裝置，履帶架定位夾緊在改進(jìn)前的組成結(jié)構(gòu)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(wěn)固軸承與履帶之間的牢固性，再用絲桿上螺紋塊進(jìn)行夾緊，提高穩(wěn)定性。

2、改進(jìn)原因

改進(jìn)是因?yàn)橹暗穆膸Ъ芏ㄎ粖A緊裝置還不夠完善，常因各種原因出現(xiàn)移位、松動、啃軌、磨損等問題，常見的問題主要有以下幾點(diǎn)：

（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(xué)、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(yōu)勢，避免螺紋夾緊后被撐開尺寸發(fā)生變化，發(fā)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(nèi)側(cè)的尺寸進(jìn)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(jìn)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(xiàng)尺寸公差明顯超過標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)側(cè)面的定位值為基本標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)換工藝基準(zhǔn)會導(dǎo)致尺寸公差越來越嚴(yán)重，平行度也越來越低，不能保證標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。

左右履帶架中心距的尺寸設(shè)計(jì)與平行度設(shè)計(jì)不夠標(biāo)準(zhǔn)，是導(dǎo)致挖掘機(jī)跑偏、磨損、啃軌的主要原因，所以加強(qiáng)設(shè)計(jì)改進(jìn)非常有必要。

三、工裝改進(jìn)設(shè)計(jì)

1、改進(jìn)方案及要點(diǎn)

（1）保證平行度公差和尺寸公差

改進(jìn)后工裝的定位夾緊尺寸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生調(diào)整，調(diào)整過程中注重履帶架開襠尺寸制造偏差的影響，在科學(xué)的試驗(yàn)調(diào)整下，履帶架定位夾緊工裝的底板兩內(nèi)側(cè)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(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合

結(jié)合挖掘機(jī)行走架設(shè)計(jì)，以左右履帶架中心面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為核心，改進(jìn)后的履帶架定位夾緊工裝是以底板中心面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為核心，采用對稱式分開定位夾緊方法，這樣就能夠使得設(shè)計(jì)的定位尺寸與實(shí)際安置的定位尺寸完全相同，規(guī)避基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來的尺寸公差嚴(yán)重化發(fā)展的現(xiàn)象出現(xiàn)，更加保證夾緊效果。

（3）便于工裝調(diào)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(shè)有相應(yīng)數(shù)量的絲桿螺紋定位塊，而改進(jìn)后，加強(qiáng)了對螺紋定位塊夾緊面的設(shè)計(jì)，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(xiàn)開襠尺寸，也不會導(dǎo)致螺紋撐開后的中心面尺寸發(fā)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(jìn)后的履帶架定位夾緊裝置

改進(jìn)后的履帶架定位夾緊裝置主要由工裝箱體、螺紋定位塊、調(diào)整塊和梯形絲杠等組成。旋轉(zhuǎn)梯形絲杠，帶動左右旋向的螺紋定位塊向外撐開實(shí)現(xiàn)履帶架中心面橫向的定位，并夾緊履帶架。調(diào)整塊用于調(diào)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(zhuǎn)梯形絲杠，使左右旋向的兩個(gè)螺紋定位塊同步向外移動，與履帶架底板內(nèi)側(cè)面接觸，迫使履帶架中心面和兩個(gè)螺紋定位塊的中心面重合，實(shí)現(xiàn)履帶架的中心面自動對中。履帶架定位夾緊工裝的4個(gè)（2組）定位夾緊裝置的中心距是準(zhǔn)確的，從而保證左右履帶架的中心距。

3、改進(jìn)后工裝驗(yàn)證

（1）三坐標(biāo)測量驗(yàn)證

采用三坐標(biāo)對拼焊完成后的4套行走架進(jìn)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(shè)計(jì)公差范圍內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）裝機(jī)試驗(yàn)

對4套行走架樣機(jī)裝機(jī)后進(jìn)行20m直線行駛試驗(yàn)，測量跑偏量，跑偏量都小于國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9139—2008中規(guī)定跑偏量不得大于測量距離的7%（即1.4m）的要求。改進(jìn)后的工裝有效控制了挖掘機(jī)跑偏，且無履帶啃軌現(xiàn)象。

（3）工裝箱體強(qiáng)度剛度檢驗(yàn)

借助有限元軟件對改進(jìn)后的工裝箱體進(jìn)行強(qiáng)度剛度校核。箱體材料為Q235A，計(jì)算結(jié)果顯示，最大位移為4.73×10-4mm，最大應(yīng)變?yōu)?.93×10-6mm，最大等效應(yīng)力為0.782MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度235MPa，箱體的變形非常小，滿足強(qiáng)度要求。

通過對原有挖掘機(jī)的履帶架定位夾緊部分的改進(jìn)，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(shè)計(jì)要求。對行走架樣機(jī)裝機(jī)后進(jìn)行20m直線行駛試驗(yàn)，跑偏量滿足規(guī)定的要求，無履帶啃軌現(xiàn)象。

結(jié)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(shí)，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(shè)計(jì)要求。履帶架中心面平行度和尺寸超差，是導(dǎo)致挖掘機(jī)整機(jī)行駛跑偏、四輪一帶磨損和履帶啃軌等問題產(chǎn)生的主要因素之一。改進(jìn)后的履帶架定位夾緊工裝，以履帶架底板開襠兩內(nèi)側(cè)面對稱撐開方式，實(shí)現(xiàn)了以履帶架中心面為定位基準(zhǔn)，保證工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，消除因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換定位而引起的累積誤差。改進(jìn)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(jìn)后的工裝質(zhì)量可靠，已投入某挖掘機(jī)行走架總成拼焊生產(chǎn)中。

參考文獻(xiàn)：

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