WK-10B型電鏟支座改進(jìn)研究

鄧正義

(本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司 南芬露天鐵礦，遼寧 本溪117014)

WK-10B型電鏟支座改進(jìn)研究

鄧正義

(本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司 南芬露天鐵礦，遼寧 本溪117014)

WK-10B型電鏟支座在工作過程中故障頻發(fā)，且使用壽命較短，維修或者更換的成本高。為了提高其使用壽命，從材料和結(jié)構(gòu)兩方面，提出一系列改進(jìn)措施。實(shí)踐證明，改進(jìn)效果較好，支座壽命顯著提高。

支座；電鏟；壽命

目前，WK-10B電鏟作為南芬露天礦的主要開采裝備，其支座常常在工作過程中出現(xiàn)故障，使用壽命僅為3～5年，給企業(yè)帶來的損失十分巨大的〔1〕。

為了提高WK-10B型電鏟支座的使用壽命，減少WK-10B型電鏟作業(yè)過程中的故障頻率，同時(shí)從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，提高WK-10B型電鏟的工作效率，最大程度增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益〔2〕，本文對WK-10B型電鏟支座的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，效果顯著。

1 機(jī)構(gòu)支座材料改進(jìn)

目前，WK-10B型電鏟支座材料大多以Q235型鋼最為常見，為了提高機(jī)構(gòu)支座的使用壽命，用Q345型鋼代替Q235型鋼〔3〕。

Q345與Q235相比，主要差異有：Q235的屈服強(qiáng)度為235MPa，Q345的屈服強(qiáng)度為345MPa；二者合金含量不同，Q235是碳素結(jié)構(gòu)鋼，Q345是低合金結(jié)構(gòu)鋼；應(yīng)用方面，Q235常用于強(qiáng)度要求不高的結(jié)構(gòu)件，Q345由于綜合力學(xué)良好，用做礦山機(jī)械、電站、橋梁等承受載荷的結(jié)構(gòu)件，同時(shí)Q345可以承受-40℃以下溫度，這是Q235不具備的；Q235的剛度略好于Q345，Q345的強(qiáng)度即承壓力要遠(yuǎn)大于Q235；價(jià)格方面，每噸Q345的價(jià)格高于Q235約200元。

鑒于以上分析，可知Q345的價(jià)格高于Q235約200元，但是Q345的承壓能力高于Q235，所以Q345的性價(jià)比很高?？紤]到WK-10B型電鏟支座總體尺寸較小，改進(jìn)前后，電鏟的總體成本價(jià)格基本不變。

2 機(jī)構(gòu)支座結(jié)構(gòu)改進(jìn)

機(jī)構(gòu)支座是提升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)件的支承結(jié)構(gòu)件，機(jī)構(gòu)支座為整體結(jié)構(gòu)，通過螺栓安裝在中間平臺(tái)上，為了防止減速箱內(nèi)的軸承壓蓋松動(dòng)，在軸承壓蓋的上面配有螺桿、楔鐵防松機(jī)構(gòu)。為了提高機(jī)構(gòu)支座的使用壽命，在原來的豎板和橫版之間左右分別加入筋板，如圖1所示，其中陰影部分是加入的兩塊筋板，筋板厚度30mm，左側(cè)距離機(jī)構(gòu)支座橫板外邊緣15mm，右側(cè)距離機(jī)構(gòu)支座橫板外邊緣10mm。

圖1 改進(jìn)后的支座機(jī)構(gòu)

機(jī)構(gòu)支座設(shè)計(jì)尺寸如圖1所示的原因，主要是考慮到各部分受力情況，增加筋版，來分?jǐn)傊ё鶛M板的受力。下面通過對支座力學(xué)分析，比較改進(jìn)前后橫板的受力情況。

假設(shè)軸承給支座的作用力為F，單位kN，下同。由于豎板的尺寸較小，將豎版的作用力忽略，沒有改進(jìn)的機(jī)構(gòu)支座，可建立如圖2所示模型，其中F1為左側(cè)橫板受力，F(xiàn)2為右側(cè)橫板受力。

圖2 未改進(jìn)支座受力分析

根據(jù)受力平衡和力矩公式得：

F1+F2=F

(1)

F1L1=F2L2

(2)

圖2給出的L1為660，L2為750，由式(1)和式(2)可得：

(3)

改進(jìn)后的支座模型如圖3所示，其中F1′為左側(cè)橫板受力，F(xiàn)3為左側(cè)筋板受力，F(xiàn)2′為右側(cè)橫板受力，F(xiàn)4為右側(cè)筋板受力。

圖3 改進(jìn)后的支座受力分析

根據(jù)受力平衡和力矩公式，得：

(4)

(5)

(6)

(7)

由式(4)～(7)，可推出F1′=0.317F，

F2′=0.24F, F3=0.82F，F(xiàn)4=0.71F。

圖2所示正視圖中，筋板的投影都沒有覆蓋到左右圓孔上，目的是為了安裝軸承時(shí)能夠留有足夠的空間，同時(shí)防止應(yīng)力集中的情況發(fā)生，左右筋板的尺寸都是沿著最小應(yīng)力的邊沿設(shè)計(jì)的。由于F1、F2的不同，因此左右筋板不對稱，左側(cè)的應(yīng)力較大，設(shè)計(jì)時(shí)上部分盡量避開應(yīng)急集中的區(qū)域；右側(cè)受力較小，因此設(shè)計(jì)時(shí)上部分是直線，利于加工〔4〕。

3 改進(jìn)結(jié)果

機(jī)構(gòu)支座由Q235型鋼改成Q345型鋼。Q345的價(jià)格高于Q235約200元，但是Q345的承壓能力高于Q235，所以Q345的性價(jià)比很高。

在豎板和橫版之間左右分別加入筋板，改進(jìn)后的左側(cè)支座受力減少了約40%，右側(cè)支座受力減少了約50%。

4 結(jié)束語

為了提高WK-10B型電鏟支座的使用壽命，減少WK-10B型電鏟作業(yè)過程中的故障頻率，本文對WK-10B型電鏟支座的材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的WK-10B電鏟支座不僅減少了故障的發(fā)生次數(shù)，而且使用壽命由平均3～5年提高到8年以上。實(shí)踐證明，改進(jìn)有效。

〔1〕張玉華,林茂. 關(guān)于WK-10B電鏟加厚履帶架關(guān)聯(lián)件設(shè)計(jì)改進(jìn)方法的深入探討〔J〕.煤炭技術(shù),2015,34(09).

〔2〕黃微,尚剛.WK-10挖掘機(jī)推壓齒輪副失效分析與改進(jìn)措施〔J〕.礦山機(jī)械,2005,35(06).

〔3〕閆書文.機(jī)械式挖掘機(jī)設(shè)計(jì)(第二版)〔M〕.吉林：吉林工業(yè)大學(xué)出版社,2011.

〔4〕張輝峰.WK-4挖掘機(jī)工作裝置故障分析〔J〕. 露天采礦技術(shù),2011(04).

StudyonImprovingtheChassisofExcavatorWK-10B

DENG Zheng-yi

(NanfenIronOpenPit,BenxiSteel(Group)CoLtd.Benxi,Liaoning, 117014,China)

There are repeatedly faults for the chassis of excavator WK-10B, so they lead to short service life and high maintenance cost. In order to improve its service life, a series of improvement measures are put forward from two aspects of material and structure. Practice has proved that the effect of improvement is available, and the service life of the bearing is remarkably improved.

Chassis; Excavator; Life

2017-07-16

鄧正義(1981-)，男，遼寧本溪人，本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司南芬露天鐵礦機(jī)動(dòng)科工程師.

1008-3723(2017)05-013-02

10.3969/j.issn 1008-3723.2017.05.006

TH17

A