電鏟提升卷筒的工藝改進(jìn)

劉 鵬，陸書恒

電鏟又稱繩鏟、鋼纜鏟，即機(jī)械式電動挖掘機(jī)，是利用齒輪、鏈條、鋼索滑輪組等傳動件傳遞動力的單斗挖掘機(jī)，是現(xiàn)代各種露天礦的主要采掘設(shè)備[1]。其生產(chǎn)已有百年歷史，目前所生產(chǎn)的最大斗容已超過50 m3。4100 XPB礦用挖掘機(jī)是千萬噸級露天礦山主要采掘設(shè)備之一,具有生產(chǎn)率高、操作成本低等特點(diǎn),是目前廣受采礦業(yè)歡迎的先進(jìn)機(jī)型。

1 電鏟提升卷筒工藝的改進(jìn)

提升卷筒在電鏟中占有重要位置（見圖1），鋼絲繩通過固定塊固定在提升卷筒之上，通過天輪來控制鏟斗的往復(fù)運(yùn)動。提升卷筒在工作中受扭轉(zhuǎn)等較大交變載荷的作用，要求不得發(fā)生變形以及開裂等事故，所以提升卷筒需要有較高的強(qiáng)度、硬度，同時也應(yīng)該有較高的塑韌性，此外提升卷筒表面還應(yīng)該具有很好的耐磨性以及較高的疲勞極限。

1.1 電鏟提升卷筒傳統(tǒng)工藝

圖1 電鏟提升卷筒位置

傳統(tǒng)工藝所采用的火焰表面淬火加熱裝置是使用多頭噴嘴來適應(yīng)提升卷筒溝槽形狀，使表面淬火溫度合理分布，并確定火焰形狀的最佳形式，在使用氧-霞普氣氣體時，氧氣與霞普氣火焰的比例為1.15～1.25，這樣可以得到最佳的淬火組織和性能。噴水孔與噴火孔間距大致在10～15 mm范圍內(nèi)，噴嘴與零件表面之間的最佳距離保持在6～8 mm之間，以避免溫度不足或者過熱；噴嘴與零件之間的相互移動速度為120～140 mm/min，以保證表面淬火后的淬硬層深度達(dá)到圖紙設(shè)計要求。

1.2 電鏟提升卷筒改進(jìn)工藝

根據(jù)提升卷筒形狀特點(diǎn)，淬硬層深度、淬火面積以及設(shè)備最大輸出功率等因素最終選擇的加熱形式為中頻感應(yīng)加熱表面淬火。

改進(jìn)工藝內(nèi)容：檢查卷筒的表面粗糙度≤Ra0.8，溝槽不能有毛刺，卷筒內(nèi)不能留有鐵屑；利用托輥等相關(guān)輔助工具，調(diào)整提升卷筒的水平，在保證其旋轉(zhuǎn)精度的前提下，緊固提升卷筒；調(diào)整托輥轉(zhuǎn)速，使卷筒溝槽表面線速度為120～140 mm/min。調(diào)整感應(yīng)器的移動速度，使感應(yīng)器與卷筒溝槽相匹配。因卷筒溝槽在卷筒表面是螺旋形式的，所以當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)動時溝槽沿一條母線橫向移動，所以感應(yīng)器[2][3]也要隨著移動。工件預(yù)熱，利用霞普氣及壓縮空氣為提升卷筒預(yù)熱，旋轉(zhuǎn)托輥使提升卷筒加熱均勻。利用便攜式接觸測溫儀檢測卷筒表面溫度，將卷筒表面預(yù)熱到一定溫度后開始表淬?？刂萍訜釡囟炔⒃诒泶氵^程中一直保持加熱。開始中頻感應(yīng)淬火（見圖2）。淬火后提升卷筒利用預(yù)熱熱量自行回火，不再進(jìn)行整體回火處理。

圖2 表面淬火過程

2 結(jié)果及分析

通過試驗及對試驗件的分析以確定最佳工藝參數(shù)（見表1）。

（1）將繩槽底部中心小區(qū)域打磨光滑（見圖3），用便攜式硬度計確認(rèn)每個繩槽的硬度并記錄。

表1 提升卷筒實(shí)驗數(shù)據(jù)

圖3 提升卷筒硬度記錄

（2）確認(rèn)卷筒中心線兩側(cè)的繩槽 (A和B區(qū)域)寬度范圍全部打磨光滑（見圖4）。

（3）測量并記錄提升卷筒不同位置的硬度值（見表 2）。

圖4 提升卷筒溝槽內(nèi)不同點(diǎn)位置

表2 提升卷筒溝槽硬度值 (HRc)

（4）對比卷筒同一溝槽不同位置的理論硬度值以及實(shí)際硬度值（見圖5）。

從感應(yīng)加熱表面淬火結(jié)果可以看出，溝槽內(nèi)硬度均大于圖紙要求值，而且硬度分布均勻，同一溝槽內(nèi)最大硬度值偏差4.76%。驗證了感應(yīng)加熱表面淬火工藝改進(jìn)的正確性與可行性。

圖5 溝槽不同位置對比圖

（5）比較卷筒溝槽在不同位置的火焰加熱硬度值、感應(yīng)加熱硬度值以及理論要求硬度值（見圖6）。

可以看出，火焰加熱淬火以及感應(yīng)加熱淬火均能滿足實(shí)際使用要求，但是在硬度分布上，火焰加熱表面淬火后表面硬度值波動較大，硬度值不均勻。而感應(yīng)加熱表面淬火后表面硬度值波動較小，硬度值曲線圓滑，感應(yīng)加熱表面淬火效果明顯好于火焰加熱表面淬火。在工件表面硬度分布上達(dá)到P&H公司對于提升卷筒表面淬火的各項要求，工藝改進(jìn)正確合理，達(dá)到了預(yù)期的目的。

圖6 不同溝槽對比圖

3 結(jié)語

通過將以往的火焰加熱表面淬火方法改為中頻加熱表面淬火，工件表面淬火的質(zhì)量得到了很大的提高，穩(wěn)定性得到了很好的保證；實(shí)施熱處理的工作環(huán)境也有了很大的改善，而且減少了熱量的逸散，降低了能源的消耗，該項工藝改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期的效果。

[1]齊凱等.大型礦用挖掘機(jī)_電鏟概述.《一重技術(shù)》.2008，1：5～6.

[2]董清印.高、中頻淬火感應(yīng)器設(shè)計.《金屬加工》.2008，7：30～34.

[3]端木培蘭等.中頻感應(yīng)淬火感應(yīng)器的改制.《軸承》.2000，5：30～31.