裝載機(jī)鏟斗磨損改善方法探討

高　華,王優(yōu)強(qiáng)（青島理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,山東　青島　266101）

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裝載機(jī)鏟斗磨損改善方法探討

高華,王優(yōu)強(qiáng)
（青島理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,山東青島266101）

摘 要：對(duì)裝載機(jī)鏟斗耐磨性的要求及常用耐磨材料進(jìn)行了分析，對(duì)不同工況下鏟斗耐磨零件的磨損機(jī)理及常用材料進(jìn)行了介紹，并對(duì)裝載機(jī)鏟斗操作方法與磨損之間的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，得出減少磨損、控制使用成本的操作技巧。

關(guān)鍵詞：裝載機(jī)；鏟斗；耐磨性；耐磨材料

0　引言

裝載機(jī)是一種常見(jiàn)的土石方工程機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用于采礦、土方、林業(yè)、采石、物流、水泥、市政、垃圾填埋、農(nóng)業(yè)、港口、能源行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、城市建設(shè)等工程建設(shè)，主要作用是將各種物料從一個(gè)地點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)至另一地點(diǎn)。物料轉(zhuǎn)運(yùn)具體如何實(shí)現(xiàn)，取決于被轉(zhuǎn)運(yùn)物料的類(lèi)型，及使用的工作機(jī)具類(lèi)型。在大多數(shù)情況下，裝載機(jī)配裝的工作機(jī)具是鏟斗，用于鏟掘及轉(zhuǎn)運(yùn)物料。裝載機(jī)鏟斗，作為直接接觸工作物料的工作機(jī)具，耐磨性是一項(xiàng)非常重要的性能，也直接關(guān)系到客戶(hù)的使用成本。

在鏟斗鏟裝、卸料過(guò)程中，與工作物料直接接觸的部件主要有鏟斗斗體板，刃板、斗齒等，磨損形式主要為磨粒磨損及表面疲勞磨損。例如在工作過(guò)程中，鏟斗刃板與工作物料直接接觸，物料與刃板之間的相對(duì)接觸、運(yùn)動(dòng)，刃板表面與工作物料中的硬質(zhì)顆粒或硬質(zhì)凸出物相互摩擦引起表面材料損失，即產(chǎn)生磨損。

1　常用耐磨材料介紹

（1）鑄造耐磨材料。鑄造耐磨材料按照發(fā)展歷史，主要分為高錳鋼耐磨材料及各類(lèi)合金鋼耐磨材料。

1）高錳鋼耐磨材料。高錳鋼耐磨材料，優(yōu)點(diǎn)為韌性極好，在強(qiáng)沖擊條件下產(chǎn)生加工硬化。缺點(diǎn)為易塑性變形，不耐磨。目前，高錳鋼、合金高錳鋼用于鏟斗焊接齒座等; 2） 合金鋼耐磨材料。目前，裝載機(jī)鏟斗斗齒、齒座、齒尖等都大量選用了合金耐磨鋼材料。合金鋼主要是調(diào)節(jié)鋼材中的碳、硅、錳、鉻、鎳、鉬、硼等元素含量，并配以合適的熱處理工藝，改善鋼材的綜合機(jī)械性能，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件中的各種性能要求。由于合金鋼性能優(yōu)越，配方靈活，在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用非常廣泛。

（2）非鑄造耐磨材料。由于鑄造工藝對(duì)環(huán)境影響很大，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的提高，鑄造耐磨材料的應(yīng)用受到限制，非鑄造耐磨材料開(kāi)始逐漸研發(fā)并應(yīng)用，目前使用較多的非鑄造類(lèi)耐磨材料有耐磨鋼板、硬面堆焊等，具體介紹如下。

1）耐磨鋼板。目前，裝載機(jī)鏟斗主刃板、副刃板等都大量選用了耐磨鋼板材料。耐磨鋼板主要是調(diào)節(jié)鋼材中的碳、硅、錳、鉻、鎳、鉬、硼等元素含量，并配以合適的熱處理工藝，改善鋼材的綜合機(jī)械性能，以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件中的各種性能要求。由于耐磨鋼板性能優(yōu)越，配方靈活，在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用非常廣泛; 2）硬面堆焊耐磨鋼板。硬面堆焊鋼板是指，在普通材料基板表面上堆焊一層高鉻合金而形成的耐磨鋼板。硬面堆焊鋼板硬面層表面密布許多小裂紋，可釋放焊接應(yīng)力，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)彎曲成型。

2　裝載機(jī)鏟斗典型易損件耐磨材料選擇

（1）斗體板。磨損機(jī)理：在鏟斗鏟裝、運(yùn)輸、卸料過(guò)程中，物料與斗體板直接接觸，物料與斗體板之間的相對(duì)接觸、運(yùn)動(dòng)，刃板表面與工作物料中的硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物相互摩擦引起表面材料損失，即產(chǎn)生磨損。磨損形式主要為磨粒磨損及表面疲勞磨損。普通鏟斗的斗體板，一般選擇國(guó)標(biāo)Q345材料，對(duì)于普通物料已能滿(mǎn)足耐磨性及使用壽命需求。

（2）刃板。磨損機(jī)理：在鏟斗鏟裝、卸料過(guò)程中，物料與刃板直接接觸，物料與刃板之間的相對(duì)接觸、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損。刃板材料通常選用一般選用鑄造合金鋼或耐磨鋼板，行業(yè)內(nèi)常用的材料有鑄造合金鋼、普通耐磨鋼板或HARDOX等，可根據(jù)具體工況及成本目標(biāo)進(jìn)行選擇。

（3）斗齒。磨損機(jī)理：斗齒為安裝在刃板上，協(xié)助鏟掘動(dòng)作，插入料堆時(shí)斗齒是主要的施力點(diǎn)。在鏟斗鏟裝、卸料過(guò)程中，物料與斗齒直接接觸，物料與斗齒之間的相對(duì)接觸、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損。斗齒材料通常選用一般選用鑄造合金鋼，行業(yè)內(nèi)常用的材料多為各斗齒廠家自己開(kāi)發(fā)，可滿(mǎn)足不同工況、壽命、結(jié)構(gòu)、成本要求，可根據(jù)具體工況及成本目標(biāo)進(jìn)行選擇。

（4）鏟斗側(cè)板。磨損機(jī)理：在鏟斗鏟裝過(guò)程中，物料與鏟斗側(cè)板直接接觸，物料與側(cè)板之間的相對(duì)接觸、運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磨損。普通鏟斗的側(cè)板，一般選擇國(guó)標(biāo)Q345材料，對(duì)于普通物料已能滿(mǎn)足耐磨性及使用壽命需求。但對(duì)于鐵礦石、沙石等高磨損物料，也可使用合金耐磨材料，以實(shí)現(xiàn)高耐磨性及抗沖擊性。

3　裝載機(jī)鏟斗操作方式探討

目前在行業(yè)內(nèi)，為提高鏟斗耐磨性，通常采用高耐磨性材料的方法，以滿(mǎn)足不同工況、壽命的要求，但材料成本的增加都會(huì)最終轉(zhuǎn)移到客戶(hù)的使用成本中。其實(shí)，在實(shí)際操作過(guò)程中，掌握一定的操作技巧，就能夠?qū)崿F(xiàn)大幅度減少磨損、提高磨損壽命的效果。在裝載機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常看到在鏟斗插入物料或裝載物料時(shí)，操作者始終保持鏟斗底部與地面或物料接觸。這樣會(huì)導(dǎo)致鏟斗底部，斗體板、斗底耐磨板等存在不必要的磨損。推薦的的操作方式為：

（1）由于鏟斗本體通常使用普通材料，而斗齒一般使用合金鋼耐磨材料，所以盡量使斗齒與物料接觸，減少鏟斗與物料之間的接觸，以提高性能能力，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)降低維護(hù)成本; （2）鏟斗插入料堆時(shí)，筆直的插入，避免左右晃動(dòng)造成不必要的磨損; （3）避免直接使用斗齒和刃板撬動(dòng)物料，應(yīng)先水平切入物料，將物料分層后再挖裝物料; （4）鏟斗鏟裝物料時(shí)，鏟斗底部平行于地面。如鏟斗底部與地面之間存在傾斜角度，鏟斗底部相當(dāng)于作用在一個(gè)面積更大的料堆上，料堆提供的反力更大，鏟斗底部的磨損將加劇，同時(shí)裝載機(jī)也將消耗更多的動(dòng)力，油耗加大，發(fā)動(dòng)機(jī)、結(jié)構(gòu)件、整機(jī)壽命也將降低。而且，第一次鏟裝后，地面無(wú)法清理干凈，還是覆蓋了大量物料，會(huì)使裝載機(jī)輪胎加劇磨損或直接損壞裝載機(jī)輪胎。因此，裝載機(jī)操作者一定要充分利用放平標(biāo)尺，保證在工作過(guò)程中鏟斗始終與地面保持水平。

在此基礎(chǔ)上，裝載機(jī)鏟斗不必要的磨損可降至最低，最大限度地發(fā)揮鏟斗的使用性能，提高使用壽命，降低使用者的使用成本，將客戶(hù)的利益最大化。

4　結(jié)語(yǔ)

對(duì)裝載機(jī)鏟斗耐磨性的要求及常用耐磨材料進(jìn)行了分析，對(duì)不同工況下鏟斗耐磨零件的磨損機(jī)理及常用材料進(jìn)行了介紹，并對(duì)裝載機(jī)鏟斗操作方法與磨損之間的關(guān)系進(jìn)行了分析研究，得出減少磨損、控制使用成本的操作技巧。

參考文獻(xiàn):

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[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[K].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002.

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.011