挖掘機鏟斗的選配與日常維護研究

石 晉 偉， 宋 自 平， 符 強

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 610072)

1 概 述

在礦山機械中，挖掘機是十分重要的設備，廣泛應用于剝離、破碎、采掘等作業中，在不同的施工條件下，可供選擇的工作裝置有裂土器、破碎錘以及鏟斗等，其中應用最廣泛的是用于挖掘、裝卸物料的鏟斗。鏟斗的工作條件比較惡劣，需要承受振動、沖擊荷載并耐摩擦，而且其經常在泥水中施工，焊縫與鋼板極易被腐蝕和生銹，很容易損壞，還有部分挖掘機用戶只看重工作效率而不考慮實際的工況環境和挖掘機噸位，隨意加大鏟斗的容量，導致其負載過大，不僅容易傷害鏟斗，還會損壞大小臂等部件。因此，應根據工況環境和挖掘機噸位選擇正確的類型和容量的鏟斗并選用合理的斗齒，當其局部出現過度磨損時應進行及時、合理的維護加固；另外，操作人員還應正確操作挖掘機、重視其日常檢查。鏟斗的正確選用、維護和良好的操作習慣不僅能延長鏟斗的使用壽命，還能保證挖掘機正常工作，提高工作效率。

2 鏟斗的選配

鏟斗是挖掘機最常用的工作裝置，根據具體的施工環境可以分為不同的類型，比如用于挖掘沙土碎石的土方斗、用于挖掘巖石的巖石斗、用于挖掘溝渠的水溝斗、用于破碎硬土風化石的松土斗、用于分離物料的柵格斗、用于河道水溝清淤的清潔斗、用于斜坡等平面修整的傾斜斗等。在挖掘作業中正確選用鏟斗,無論是施工效率還是成本控制都能達到理想的效果。

購買挖掘機前，首先要明確具體的施工環境，不同環境使用的鏟斗在材質、外形、斗容等方面均有所不同。比如，相對于土方鏟斗，巖石鏟斗的體積更小。為了保證土方挖掘的工作效率，必須正確選用鏟斗的類型，土方鏟斗斗體的曲線輪廓較小，可以有效卸載黏性物料，且其斗口面積較大，具有較大的堆裝面，因此而具有較高的裝滿系數[1]，節省作業時間，效率還高，適用于一般黏土、沙、礫石等作業環境的開挖。巖石鏟斗的斗體輪廓較深、張口較小，不易卸載黏土等黏性物料，為了杜絕偏載的發生，巖石鏟斗的寬度小于鏟斗的長度，斗底及斗體內外均增加了耐磨板，其耐磨強度更高，并且還在其側壁增加了耐磨板，在保證剛度的基礎上增強了耐磨度與強度，減小了作業變形的發生幾率。為了減少對鏟斗底部的磨損，鏟斗的后角一般保持在25°～35°之間，在鏟斗的底部采用雙圓弧設計可以減小摩擦力，便于物料的卸載。對于大面積的掘土作業，如果使用巖石斗就效率而言遠遠不如使用土方斗，反之，用土方斗開挖礦石會導致鏟斗提前磨損、開裂、變形。

同一臺挖掘機可以配置不同結構的鏟斗，在實際工作期間，應結合具體的工況合理選擇以確保挖掘機的工作效率。選配鏟斗時，應注重整機性能的匹配度。為延長鏟斗的使用壽命，應杜絕隨意搭配鏟斗。一般情況下，生產廠家會根據用戶要求和挖掘機噸位配備合理類型和容量的鏟斗。購買挖掘機后，若施工環境發生根本變化，亦可再找廠家定制配套的鏟斗。

3 鏟斗的維護

3.1 加固鏟斗的方法

為延長鏟斗的使用壽命，應及時、有效地做好鏟斗的維護工作。一些挖掘機用戶并未正確做好鏟斗的加固工作，其片面認為：材料越厚、越多，鏟斗的使用壽命越長，工作效率越高。但事實并非如此，絕對不能隨意增加焊接鋼板。 筆者通過實踐分析發現：如果隨意焊接一堆鋼板進行盲目的加固，對于挖掘機自身而言是弊大于利，鏟斗在沒有過度磨損的情況下，大范圍的焊接加強板會破壞鏟斗本身的內部應力，有時反而會加速鏟斗的開裂、變形。如果全方位的把鏟斗保護起來，將會大大增加設備的整體重量，不僅增加設備油耗、增大挖掘阻力，同時還會對挖掘機大臂、小臂產生不利的影響，在高負載情況下還會減少液壓系統和發動機的壽命。一般而言，土方斗加固加重的標準應控制在鏟斗重量的10%～15%，巖石斗加固加重的標準應控制在鏟斗重量的20%～25%。正確且有效的做法是有針對性地對鏟斗局部進行適當的加固。加固鏟斗需要掌握科學的加固方法，鏟斗的加固既要及時，又要有效。一方面，在平時的工作中要樹立保護鏟斗的意識，當工況環境比較惡劣時，應重點監控鏟斗的使用情況；另一方面，對于鏟斗需要加固的部位，應充分重視焊接環節。在定期檢查的基礎上應及時做好局部的加固處理，能局部加固的絕不搞整體焊接，即在最需要加強的部位進行局部焊接加固，從而避免挖掘機工作效率降低、油耗增高的問題。

挖掘機鏟斗的加固方法是有規律可循的。緬甸萊比塘銅礦挖掘機礦石鏟斗使用的長期觀察結果顯示：齒根安裝板、邊刃、底板、斗角、齒根這幾個部位容易磨損，需要及時進行加固處理，如果磨損過度就失去了焊接加固的最佳時間，只能通過局部更換的方法予以解決，從而會造成修理時間過長、使用材料過多。齒根安裝板類似于人類固定牙齒的牙齦，牙齦磨沒了，牙齒就只能脫落了，對于此處的加固可以采取兩種方案：一種是貼加強筋，另一種是包耐磨塊。貼加強筋的做法簡便經濟，但在焊接時要注意不能與齒根的焊縫產生疊焊，這樣會影響齒根的焊接強度[2]；邊刃的安裝有利于鏟斗切入物料，同時又有保護側板的作用，邊刃如磨損嚴重應盡快更換，如側板上的邊刃螺栓安裝孔磨損嚴重，也可以將邊刃焊接在側板上；底板的加強筋要選擇堅硬、耐磨的長型板材，一定要保護鏟斗的整體形狀，以免影響切入角度，進而影響產能。為節約成本，通常用廢棄的軌鏈板或推土機的廢舊刀片作為加固材料。但需要注意的是：加強筋的焊接要順著原機筋板焊接的方向[3]。一般新鏟斗在底板的油漆面磨掉后應盡快進行底板的加固處理，但加固的材料不宜太多，這樣做能最大限度地避免底板的整體更換；斗角若磨損嚴重則只能割掉再焊接上新的斗角，一定要在斗角沒有磨損完之前更換以避免傷及底板和側板，斗角作為消耗性備件，各挖掘機廠家都有出售；齒根除磨損外還有斷裂的可能，如果齒根與斗齒的接觸面磨損>10%就要及時進行更換，磨損過大的齒根和斗齒之間存在較大的間隙，會使齒根和斗齒間的貼合不嚴及受力點發生變化，斗齒因受力點的改變容易斷裂，進而降低斗齒的壽命。新安裝齒根的上下外漏部分可在未投入使用前焊接耐磨塊予以加固，齒根外露部分磨損嚴重也會導致齒根斷裂。鏟斗維護的好壞與否直接關系到作業的效率與維修成本，因此，在日常工作中，一定要特別注意加強對鏟斗的維護保養。

3.2 鏟斗的大修

盡管通過局部加固能延長鏟斗的使用時間，但鏟斗的基礎材料(板材)亦有使用壽命，經過長時間無數次的高負荷沖擊板材也會疲勞斷裂或嚴重變形，在此情況下，局部加固是于事無補的，鏟斗只能經過徹底大修才能恢復使用，即將齒根安裝板、底板、側板甚至是耳板等部位全部更換。具體的做法：將不同部位所需的耐磨鋼板根據鏟斗的測繪圖分割成板材，將邊緣精加工至設計尺寸，鏟斗需要更換的板材以及齒根按照結構要求堆焊成一個完整的鏟斗[4]，斗底和斗背通過焊接板條加固，再安裝好新的邊刃，待其全部完成后，鏟斗又能投入工作了。由于大修鏟斗耗時比較長，為避免停工，應儲備一個備用鏟斗。

3.3 鏟斗銷套部位的保護

在鏟斗維護方面，還應注意銷套間隙問題。銷套間隙過大，開挖時鏟斗會發出哐當哐當的聲音，過大的銷套間隙降低了工作效率，也增加了操作難度。不論工程進度如何吃緊，一定要在磨損傷及鏟斗銷套母孔前停機更換銷套和密封件，否則其間隙過大會傷害母孔，而維修母孔不僅難度大，還會造成長時間不必要的停工，修得再好也很難保證銷套母孔間的同心度[5]。如何才能使鏟斗的銷套保持長久的穩定作業？所有鏟斗銷套的橡膠防塵圈一定要裝，這樣做可以有效防止灰塵沙粒從縫隙進入銷套內部，阻止黃油從縫隙溢出，被阻攔的黃油可以留在縫隙處更好地潤滑銷套，還可以緩沖旋轉作業時左右撞擊斗耳的力量，緩解內部銷套金屬防塵圈的防塵壓力。一定要保證鏟斗內部金屬防塵圈安裝到位，其是防止泥水進入銷套內部黃油槽的最后屏障，銷套和金屬防塵圈的間隙很小，加上黃油油膜的作用，用于潤滑的黃油腔體內部幾乎處于密封狀態，一般情況下泥水是無法進入黃油腔體的。為保護鏟斗銷套，一定要選擇正品黃油，好黃油產生的油膜更持久，能更好地潤滑，還要根據施工環境的溫度選擇黏度適合的黃油。

3.4 斗齒的選配

挖掘機斗齒屬于關鍵部件，可以保證鏟斗準確切入物料，降低挖掘阻力。根據具體的工況環境選擇合理類型的斗齒：砂石與泥土的剝離應選擇土方齒(平口斗齒)，礦石的開采應選擇巖石齒(RC型斗齒)，煤礦開挖應選擇錐形齒(TL型斗齒)等。斗齒的磨損程度直接影響施工效率，應及時做好斗齒的更換工作，更換斗齒的最基本原則是：一定要在磨損傷及齒根前更換，一旦造成齒根的嚴重傷害就得不償失了。一般而言，開挖剝離層斗齒大約能使用2～4個月，開挖巖石時則需根據物料的不同使用時間差別很大，從7 d到3個月不等；另外，操作手的操作水平以及斗齒質量也會影響斗齒的磨損速度。

3.5 操作注意事項

一名優秀的操作手應能合理操作挖掘機，保證操作動作的柔和性。筆者總結出以下幾點供參考：放動臂過程中應盡量保持柔和，避免鏟斗受到猛烈的沖擊；在挖掘期間應掌控合理的角度且外傾傾角不能大于120°，杜絕因傾角過大而導致斗齒或齒根斷裂；當阻力較大時，挖掘臂不能左右搖擺，否則容易導致鏟斗斗耳和連桿變形；挖掘巖石前，應先進行爆破，根據巖石的碎裂方向及時調整鏟斗位置，保證斗齒順利插入巖石中；鏟斗在離開地面前不能進行回轉，以免損壞鏟斗和大小臂；在平時工作中，應盡量減少鏟斗的側向用力，在無法避免的情況下，一定不要同時放斗和卷斗，這樣操作不僅增加了鏟斗連桿和斗耳的摩擦，也增加了整個銷軸的摩擦；不要采用磕斗的方法清理挖斗內的泥土，這樣操作很容易傷害鏟斗銷軸，清理時盡量使用隨機攜帶的鏟子；撐車轉向時不要用斗齒插地(因為轉向時斗齒是跟著旋轉的，這樣操作加大了齒根的負荷，容易導致齒根斷裂)，應該用鏟斗的底部去撐車。

4 結 語

筆者探討了挖掘機鏟斗的選配、維護和一些與保護挖掘機鏟斗有關的操作要領，其根本目的是為了提高對挖掘機鏟斗的重視程度，鏟斗維護的好與壞直接關系到挖掘機的工作效率乃至經濟效益。筆者通過對緬甸萊比塘銅礦項目以往的挖掘機使用數據進行分析得知，對鏟斗的精心維護不僅能夠提高鏟斗的使用壽命，還能提高挖掘機的出勤率，因此，鏟斗保護的重要性是顯而易見的。為了進一步提高挖掘機的工作效率，今后在如何更好地使用、保護、延長鏟斗壽命等方面還需

不斷地學習、探索和創新。