挖掘裝載機(jī)挖臂開(kāi)裂問(wèn)題分析及優(yōu)化措施

曹磊

【摘 要】在工程建筑中，挖掘裝載機(jī)的使用最為頻繁。機(jī)器在使用過(guò)程中，由于使用的不當(dāng)或者機(jī)器臂設(shè)計(jì)得不合理都有可能引起故障問(wèn)題。論文進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，希望對(duì)今后的工作有所幫助。

【Abstract】In the engineering buildings， excavating loaders are used most frequently. In the process of using the machine， improper operation or unreasonable design of the arm can cause failure. This paper makes a simple analysis， hoping to provide some help for the future work.

【關(guān)鍵詞】挖掘裝載機(jī)基臂；開(kāi)裂；分析處理

【Keywords】 base arm of excavating loader； cracking； analysis and processing

【中圖分類號(hào)】TB303 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）08-0140-02

1引言

在對(duì)挖掘裝載機(jī)使用中，機(jī)器的故障很多，但是主要問(wèn)題出在挖掘裝載機(jī)的機(jī)臂上，原因是機(jī)臂是在工作過(guò)程中用力的主要部位，也是最容易損壞的部位，在對(duì)這個(gè)部位分析中我們可以看出，其結(jié)構(gòu)比較繁雜，要想對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行加固工藝難度不小。因?yàn)榇瞬课粸楣ぷ鞑课唬箪`敏度高，使用一般的加固方法會(huì)在一定程度上造成機(jī)臂的靈活性不夠等問(wèn)題。本文主要就是對(duì)造成機(jī)臂故障的原因進(jìn)行分析，并找出原因，實(shí)施解決辦法，使挖掘裝載機(jī)更好地為工程建筑行業(yè)服務(wù)。

2 挖掘裝載機(jī)臂開(kāi)裂原因分析

2.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

在挖掘裝載機(jī)工作過(guò)程中，機(jī)臂的結(jié)構(gòu)原因，在工作時(shí)，要滿足它三個(gè)方面的要求，才能保證它的正常運(yùn)行，這三個(gè)方主要包括：①機(jī)臂構(gòu)件要有足夠的強(qiáng)度，這里的強(qiáng)度主要是指在工作時(shí)，要能對(duì)抗住工作載荷對(duì)機(jī)臂構(gòu)件的作用力[1]。②機(jī)臂構(gòu)件要在剛性范圍內(nèi)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，這里的剛性主要是指在工作過(guò)程中，一定的載荷作用力下，構(gòu)件不能有變形的情況發(fā)生。③機(jī)臂構(gòu)件要有一定的穩(wěn)定性，在這里的穩(wěn)定性是指，在工作中，機(jī)臂的形態(tài)要保持原樣對(duì)一般的載荷作用力不會(huì)受到影響。

2.2 載荷作用力

在對(duì)載荷的作用力分析中，載荷又可以分為兩種形式，一種是靜態(tài)載荷，另一種就是動(dòng)態(tài)載荷。在這樣的載荷作用力中，交叉載荷作用力對(duì)機(jī)臂的構(gòu)件可靠性影響最大。比如在挖掘裝載機(jī)工作時(shí)，它的提升、下降和旋轉(zhuǎn)中突然的停止對(duì)機(jī)臂構(gòu)件的作用力大，而且這個(gè)瞬間的作用力還是來(lái)自多個(gè)方向，因此對(duì)機(jī)臂構(gòu)成威脅，這樣的作用力是無(wú)法計(jì)算的，只有在試驗(yàn)中可以獲得。在使用過(guò)程中，機(jī)臂構(gòu)件要承受多大載荷，這要在實(shí)際工作中才能獲得。因此在對(duì)基本構(gòu)件的可靠性分析時(shí)，首先分析構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形態(tài)和構(gòu)件的載荷作用力。

2.3 結(jié)構(gòu)形態(tài)

在對(duì)挖掘裝載機(jī)機(jī)臂的結(jié)構(gòu)形態(tài)分析中，我們可以參照?qǐng)D1進(jìn)行分析。①挖掘裝載機(jī)機(jī)臂的主體結(jié)構(gòu)的組成方法由兩個(gè)部位組成，一個(gè)是兩側(cè)主腹板，另一個(gè)是下端翼緣板，在機(jī)臂兩側(cè)主腹板外側(cè)加強(qiáng)腹板和底部的加強(qiáng)板組成[2]。②構(gòu)件的d-e部分主要是箱型結(jié)構(gòu)，在這個(gè)部分的組成中主要是主腹板和翼緣板組成。③機(jī)臂的三個(gè)受力點(diǎn)是a、b、c這三個(gè)部位的鉸接孔，最后要關(guān)注的是c點(diǎn)的細(xì)長(zhǎng)部分。

2.4 在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造中分析構(gòu)件故障原因

在結(jié)構(gòu)中分析開(kāi)裂的原因[3]。其主要的原因有：①在d-e段，由于是箱體結(jié)構(gòu)，在抗震作用力中穩(wěn)定性較好，在這一部分出現(xiàn)開(kāi)裂的可能性不高，可以忽略對(duì)它的加工考慮。②在a、b、c三端處是受力點(diǎn)，特別是c處是懸臂而且開(kāi)口還長(zhǎng)，也不是箱體結(jié)構(gòu)，這樣的地方扭性力不強(qiáng)，最容易在翼板和焊接處出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。

在挖掘裝載機(jī)機(jī)臂的工作狀態(tài)中載荷分布情況進(jìn)行開(kāi)裂原因分析：挖臂變回轉(zhuǎn)的推拉力通過(guò)挖臂鉸接處中軸及挖臂兩側(cè)腹板將力傳遞至挖臂上，鉸接孔處受力較集中，易出現(xiàn)開(kāi)裂情況。挖臂鉸點(diǎn)孔通過(guò)銷軸與回轉(zhuǎn)體進(jìn)行鉸接固定，通過(guò)回轉(zhuǎn)缸的推拉力作用，實(shí)現(xiàn)挖掘工作裝置的左右回轉(zhuǎn)作業(yè)，特別是在快速、突然進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作時(shí)，挖臂除了受到常力作用外，還承受較大的突變作用，極易產(chǎn)生較大變形，從而產(chǎn)生開(kāi)裂失效現(xiàn)象。

還有一個(gè)造成開(kāi)裂的因素就是焊接技術(shù)的問(wèn)題，在對(duì)連接處焊接過(guò)程中，一定要按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。在焊接過(guò)程中要用綜合的方法考慮因素，以及縫隙對(duì)承受力的影響。在挖掘裝載機(jī)機(jī)臂構(gòu)件中，其實(shí)就是受力和承受力的問(wèn)題，只要了解了工作原理，就能根據(jù)原理解決開(kāi)裂問(wèn)題，并且找出開(kāi)裂的原因。

3 挖掘裝載機(jī)機(jī)臂優(yōu)化方法

3.1 對(duì)挖掘裝載機(jī)機(jī)臂下端進(jìn)行優(yōu)化

機(jī)臂的下端是箱體結(jié)構(gòu)，但是比較細(xì)長(zhǎng)，在中間段沒(méi)有加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式，因此在這個(gè)部位的一些關(guān)鍵點(diǎn)要加肋板。在肋板的加裝過(guò)程中，要注意對(duì)機(jī)臂整體重量的控制，要滿足基本管路通過(guò)的流暢性，因此在肋板的加裝中，可以采用少量開(kāi)孔的方法，減輕重量。在對(duì)肋板均勻加裝中，達(dá)到對(duì)箱體下端結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性形成幫助，使在作用力中更加受力。

3.2 對(duì)機(jī)臂b端點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在這三個(gè)部位中，是主要的受力點(diǎn)，它們受到的是在挖掘裝載機(jī)工作中來(lái)自各個(gè)方面的作用力，這樣就形成了在這三個(gè)部分受力的復(fù)雜多變情況。根據(jù)對(duì)力學(xué)的分析，對(duì)b端的結(jié)構(gòu)形態(tài)總結(jié)以后得出，對(duì)該處加強(qiáng)翼緣板，在開(kāi)當(dāng)兩側(cè)連接形成一體的形式。對(duì)這樣的處理以后，在抗扭作用力的過(guò)程中得到大大加強(qiáng)，使機(jī)臂能夠更好地完成挖掘任務(wù)。

3.3 對(duì)機(jī)臂a、c端進(jìn)行優(yōu)化

在對(duì)這兩端進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中，要保證斗桿和挖臂在工作中的受力，這個(gè)力主要來(lái)自機(jī)臂的提升和下降，還有就是旋轉(zhuǎn)時(shí)的作用力，由于結(jié)構(gòu)的要求，不能進(jìn)行加固翼板的形式來(lái)進(jìn)行，主要采用加腹板的方式來(lái)解決問(wèn)題，如圖3進(jìn)行加裝就行。

3.4 焊接

在焊接中要按照一定的科學(xué)方法來(lái)進(jìn)行，在焊接中要保證好質(zhì)量，因?yàn)樵诤附犹帲彩潜容^脆弱的地方[4]。在焊接中，要遵循一定的焊接程序，這樣的程序在焊接中往往是被忽略的，但是在機(jī)臂焊接中卻是最重要的，因此要特別注意。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)挖掘裝載機(jī)機(jī)臂開(kāi)裂的原因進(jìn)行分析以后得出，在這些原因中，機(jī)臂構(gòu)造的問(wèn)題，我們可以采用加固的方法來(lái)解決。對(duì)于是人為的因素，只有不斷提高挖掘技術(shù)來(lái)解決，在這個(gè)過(guò)程中，我們要不斷創(chuàng)新挖掘技術(shù)，使之更好地在工作過(guò)程中防止機(jī)臂開(kāi)裂的問(wèn)題。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李柏松，李志永，李繼銘，等.大型挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件厚板層狀開(kāi)裂原因分析及對(duì)策[J].工程機(jī)械，2017，48（11）：52-57+7.

【2】曲芳，沈斌，趙麗坤.基于EDEM的井下挖掘裝載一體機(jī)主車體設(shè)計(jì)研究[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2016（04）：13-17.

【3】曹宇.新型正鏟挖掘裝載機(jī)構(gòu)的構(gòu)型和設(shè)計(jì)方法[D].秦皇島：燕山大學(xué)，2014.

【4】呂曉敏，宋明朗，張少華.挖掘裝載機(jī)箱形伸縮臂的結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].工程機(jī)械與維修，2012（04）：144-145.