挖掘機鏟斗開裂原因分析及改進方法探析

劉文順 張鵬

摘 要：隨著經濟社會不斷發展和科學技術進步，近年來各行各業發展都產生翻天覆地變化，不管是人們生活方式還是生產方式都尤為明顯。近年來，挖掘機在生產中得到廣泛應用。然而，由于在具體工作實踐中，經常會出現一些問題，給人們帶來很大不利，尤其是挖掘機鏟斗的開裂，困擾了很多人，如何讓挖掘機更好地服務于社會，成為當前討論的重要話題。本文主要說明挖掘機鏟斗開裂現象，對當前挖掘機鏟斗出現開裂不同原因進行分析，找出了有效的改進方法與解決措施，希望對相關人員有所幫助和借鑒。

關鍵詞：挖掘機鏟斗;開裂;原因;分析;改進方法

前言：鏟斗作為挖掘機重要組成部分，對挖掘機正常工作和生產有著重要意義，從某種意義上來講，可以將鏟斗稱作挖掘機的核心刀刃。鏟斗質量與挖掘機有著密切聯系，不但對其工作效率產生影響，而且會影響其燃油效果。通常情況下，挖掘機鏟斗組成部分包含很多方面，比如，護板和主刀板、斗齒座和鏟斗體以及側齒和斗齒套。斗齒套和斗齒座一般是利用斗齒銷進行連接的，這三部分組成被稱為斗齒，在進行作業時，挖掘機鏟斗主要作用就是將某些物料進行挖掘，裝載于相關工程車輛上。在這過程中，對鏟斗有著較高要求，特別是在耐磨性和強度上。

1.故障現象

一般情況下，挖掘機鏟斗主要是通過焊接而形成，在焊接過程中有著很高強度，鏟斗在挖掘機工作中主要扮演著挖掘角色，鏟斗質量在某種情況下會影響挖掘機功能，比如，某型號挖掘機在使用一段時間之后，鏟斗主刀板、墊板以及耳板均出現開裂問題。對于墊板來講，其出現開裂位置經常是側邊焊接縫;對于耳板，其開裂位置經常不是發生在后端燕尾處，就是前端部位;針對主刀板，它在進行作業時，主要受力位置是主刀板和斗齒座的倒U型焊接縫，經常開裂部位是在護板附近或者斗齒座焊接縫端頭。如果這三個地方出現問題，不能進行有效處理，情況嚴重會使鏟斗體開裂，造成鏟斗報廢。

2.挖掘機鏟斗開裂原因分析

2.1墊板開裂原因分析

關于墊板，是位于鏟斗耳板下部，主要作用就是將耳板工作過程中承受壓力進行有效傳遞，傳遞最終對象是主弧板，主弧板位于鏟斗斗底[1]。墊板出現開裂主要原因是主板與墊板之間的搭接焊縫出現裂開。墊板上部和耳板進行連接，下部是和主弧板進行貼合，通過理論計算，分析主要結構，其本身受力不是很大。相關仿真分析結果證明，對于墊板這個部位，應力并不是非常集中，完全不會出現應力集中問題。由此可見，墊板開裂可能是因為墊板與主弧板都是圓弧結構，在進行折彎時，無法確保圓弧完全相符，最終導致主弧板和墊板出現貼合不緊等情況，使得板與板之間形成某些縫隙，一旦兩者之間形成縫隙，就會將墊板受力作用進行減弱，使得所有外力利用焊接縫作用于主弧板之上，增加焊接縫所受壓力，最終導致焊接縫出現開裂。

2.2耳板開裂原因分析

耳板在鏟斗中所起作用就是將斗桿和鏟斗進行有效連接，所謂耳板燕尾處加強板，就是我們所說的墊板。墊板和耳板作為一種傳遞件有著重要作用，可以增強鏟斗挖掘的驅動力，在受力方面非常大。鏟斗在進行挖掘時，不但會受到側向力，而且會受到正向力的作用，一定程度上使得耳板受力更加復雜多樣，加大了受力面積。結構件在實際制造過程中，由于精力有限，經常和理想尺寸的設計會出現一些偏差，偏差主要表現在對稱度方面。一般情況下，力的直接傳遞點是作用于耳板前端，一旦強度出現不足，就會使得耳板出現開裂，而耳板燕尾處屬于弧形形狀，力在傳遞過程中，方向主要為向內壓，此時，如果不能將應力進行合理釋放，會將燕尾部分（耳板最遠處）應力集中起來，出現開裂現象。

2.3主刀板開裂原因分析

主刀板出現開裂主要位置就是在焊縫前端，一般在挖掘機使用之后，或者焊接完成放置一段時間后就會發現其出現開裂，初步可以判斷，出現開裂是因為焊接延遲出現裂紋而形成。延遲裂紋通常不在焊接后立馬出現，有著孕育期限，具有延遲現象。除此之外，主刀板開裂還與主板材料選擇和質量以及焊接工藝有著極大關系。

3.挖掘機鏟斗開裂改進有效方法

為了有效解決耳板、墊板以及主刀板出現的問題，我們可以采取以下改進方法，確保鏟斗能夠順利開展工作。

3.1墊板改進方法

要想確保墊板開裂問題能夠得到有效解決，主要改進方法就是將主板和墊板之間的貼合度進行有效提升，主要可以從兩個方面入手， 一方面，是將耳板尾部燕尾長度進行順延，其主要目的是將耳板與墊板之間焊接縫進行增加，實現斗底主弧板和墊板貼合度的提升，同時，還能將耳板燕尾產生的應力集中進行有效降低，在某種程度上降低開裂風險[2]。另一方面，可以在墊板之上加工相應長圓孔，在相應長圓孔之上加強焊接，主要目的就是將貼合程度進行適當提升。通過延長耳板尾部和在墊板上增加相應長圓孔等方法，對墊板進行改進，確認好改進方法后，就可以按照焊接相關工藝和技術，優化和完善焊接縫結構以及相應尺寸，參考完善后的相關尺寸，可以制定鏟斗樣品，開展試驗工作，從試驗結果可以得知，以上改進方法使得鏟斗強度得到很大提升，也降低了墊板出現開裂故障。

3.2耳板改進方法

一般而言，耳板出現開裂最頻繁的就是前端部位，主要是因為耳板強度較低，所以就需要將耳板前端位置強度進行提升，在對耳板改進過程中，主要包括兩點，第一，適當將加強筋置于鏟斗彎板和耳板之間，主要目的就是將耳板局部強度進行有效提升;第二，由于底板和耳板前端在連接時，連接部位相對來說較短，就需要將燕尾前端長度進行延伸。這種做法可以有效減緩耳板面臨的應力集中問題。通過增加耳板加強筋和前端順延等方法，對耳板進行改造之后，再利用仿真軟件分析鏟斗疲勞程度，能夠發現，燕尾處出現應力集中，如果把耳板外形進行改變，用外弧形替代內弧形，再次通過仿真分析可以得出，應力集中問題得到有效解決。研究表明，在對耳板進行改進過程中，由于墊板和耳板燕尾處是相互連接的，針對耳板改進尺寸，需要結合墊板相關大小，從而確保改進方法的有效性、科學性以及可行性。

3.3主刀板改進方法

依照主刀板焊接工藝和材料選擇進行分析，可以采取以下措施將主刀板進行改造。第一，在對主刀板材料進行選擇時，用高強度焊接結構鋼板代替合金結構[3]。第二，規范相關焊接工藝，尤其是主刀板與護板和斗齒座之間的順序，一般情況下，首先要先焊接中間護板和斗齒座，其次，對稱向兩側進行焊接，最后，斗齒座焊縫可以從2層改到4至5層，在對焊接縫層數進行選擇時，可以按照焊縫大小來確定。第三，在對主刀板和斗齒座進行焊接時，要對焊接區進行預熱，焊接之后要將石棉將其覆蓋，實現保溫緩冷，避免出現延遲裂紋。

結束語：綜上所述，在具體作業過程中，要想促進挖掘機工作順利開展，相關人員就需要重視鏟斗出現的一系列故障，要根據實際情況，實事求是，對具體問題進行具體分析，尤其要根據挖掘機鏟斗特點和實際工作強度，采取科學合理的辦法，將這些問題進行有效解決，通過將鏟斗故障進行優化和改善，確保每個部件都能夠正常運行，并且符合實際作業要求和標準，從而提升挖掘機工作效率，確保各項工作順利開展，為經濟發展提供源源不斷的動力支持，促進社會平穩運行和進步。

參考文獻：

[1]馬瑞永，郭中華，張志洋.挖掘機鏟斗開裂原因分析及改進方法[J].工程機械與維修，2019（05）：89-90.

[2]楊斌.液壓挖掘機鏟斗的失效形式研究[J].南方農機，2018，49（02）：71-72.

[3]石晉偉，宋自平，符強.挖掘機鏟斗的選配與日常維護研究[J].四川水力發電，2020，39（04）：32-34+52.