395B電鏟中心軸裂紋原因分析及焊修工藝

孫雨峰

摘要：本文針對395B電鏟中心軸出現(xiàn)裂紋的原因進(jìn)行了分析，提出了防止裂紋出現(xiàn)的一些方法和一套中心軸焊修的工藝流程。

關(guān)鍵詞：395B電鏟;回轉(zhuǎn)系統(tǒng);中心軸;焊修

一、背景介紹

由BUCYRUS公司生產(chǎn)的395B電鏟是哈爾烏素露天煤礦進(jìn)行巖土剝離及煤炭開采的主要采掘設(shè)備，電鏟在高負(fù)荷的挖掘過程中，各部主要機(jī)構(gòu)承受著周期性的復(fù)雜的沖擊載荷，整個電鏟的中心軸是焊接件主要承力機(jī)構(gòu)，必須擁有良好的抗擊打性和可靠性，否則會對整個電鏟的安全性造成很大程度的損害。一般來說中心軸不會出現(xiàn)問題，事實(shí)上，我們在回轉(zhuǎn)檢修的過程中發(fā)現(xiàn)395B電鏟出現(xiàn)環(huán)狀的裂紋。在和廠家溝通過后，我們自己設(shè)計(jì)的檢修工藝流程。本文詳細(xì)介紹了395B電鏟可能導(dǎo)致中心軸出現(xiàn)裂紋的原因、工藝流程的原理和過程，希望能給其他礦產(chǎn)挖掘機(jī)底架梁檢修提供一定的參考。

二、395B電鏟回轉(zhuǎn)裝置簡介和焊修工藝流程

395B電鏟從結(jié)構(gòu)角度來說，通常分為上車部分、下車部分和工作部分。上車部分主要分為回轉(zhuǎn)平臺、配重、A型架、提升機(jī)構(gòu)裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝置、電氣控制部分、機(jī)棚部分、司機(jī)室、除塵裝置等。下車部分主要分為底座、履帶架、履帶板、驅(qū)動輪、導(dǎo)向輪、支重輪與傳動裝置、回轉(zhuǎn)支撐部分等。工作部分分為鏟斗、斗桿、起重臂、開斗裝置等。行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、推壓機(jī)構(gòu)、開斗機(jī)構(gòu)是貫穿于上述部分實(shí)際相互配合進(jìn)行挖掘工作的五大機(jī)構(gòu)。

395B電鏟中心軸，相當(dāng)于電鏟的兩條腿，它主要是起到支撐電鏟上車部分構(gòu)和實(shí)現(xiàn)電鏟上車部分旋轉(zhuǎn)功能的組件。行走側(cè)機(jī)架分左右兩個，相互獨(dú)立。每個側(cè)機(jī)架都有20條3.5英寸的超級螺栓緊固到底盤上，事實(shí)上，整個電鏟的重量都是通過兩側(cè)40條超級螺栓來承受的。

通過對回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的定期檢查、理論受力分析、整體結(jié)構(gòu)的觀察及超級螺栓的定期校驗(yàn)和生產(chǎn)現(xiàn)場維修經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，分析得出可能導(dǎo)致395B電鏟中心軸裂紋的原因：

中心軸老化存在不足

中心軸兩端螺栓緊固處距離較遠(yuǎn)，形成相對較長的力臂。如果露天煤礦巖石爆破經(jīng)常存在地表不夠平整的狀況，這就導(dǎo)致地表過硬，前后螺栓緊固處受到的扭力最大，當(dāng)設(shè)備挖貨時，此時中心軸螺栓連接處受到的扭力強(qiáng)度更大。根據(jù)我們的觀察，395B電鏟中心軸裂紋多集中上端螺栓處，機(jī)構(gòu)本身的問題是主要誘因。

發(fā)現(xiàn)裂紋以后，如何焊修，我們就該問題咨詢了廠家。焊修中心軸的做法是：將電鏟置于一空地，將上車部分拆除，從中心軸上邊進(jìn)行焊修。我們認(rèn)為這種檢修方法既會浪費(fèi)大量的檢修時間，也需要很多設(shè)備人員配合，預(yù)計(jì)395B電鏟焊修底中心軸的難度不亞于組裝一臺電鏟。

我們綜合多年來維修經(jīng)驗(yàn)，提出是否可以將中心軸用千斤頂支撐起來，進(jìn)而將中心軸螺帽進(jìn)行焊修。根據(jù)我們的現(xiàn)有條件，可以使用一臺300噸千斤頂將中心軸支撐起來。我們跟廠家闡述了我們的想法，廠家表示雖然沒有先例，但是理論上可行。我們綜合現(xiàn)場狀況和理論力學(xué)，得出了千斤頂?shù)闹挝恢谩?/p>

根據(jù)多年來電鏟檢修經(jīng)驗(yàn)和其他檢修工藝流程，焊修底架梁的工藝如下：

由于底盤要求用千斤頂支撐起來，所以地表必須平整，地面必須堅(jiān)硬，保證千斤頂受力均勻。

1.選擇比較寬敞的維修場地，用推土機(jī)及平路機(jī)將工作場地平整出來;2.與電鏟司機(jī)配合，把設(shè)備停放到維修場地;3.用千斤頂起中心軸，將聯(lián)接銷子拆下;4.刨除大螺帽的螺紋，將中心軸螺紋裂紋處刨除;5.對中心軸進(jìn)行焊接（按焊接工藝要求進(jìn)行焊接）;6.焊接作業(yè)，要注意以下幾點(diǎn)：①將焊接區(qū)域分成四部分，使用兩套二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，進(jìn)行對角焊;②每焊接完成一層對角焊接，轉(zhuǎn)到下個對角焊位置，如此循環(huán)焊接;③充分保證中心軸的焊接作用力均勻平衡;

2.焊接工藝

（1）現(xiàn)將整圈360度焊縫鐵銹、油漆、油脂及其它污物移除;（2）氣刨刨除螺紋處的裂紋;（3）焊接接頭預(yù)熱至150℃;（4）使用E71T-5焊條焊接;（5）最后使用焊趾回火技術(shù)，將表層焊趾加熱到620℃并自然冷卻;（6）焊接完成后打磨光滑并拋光;（7）最后著色探傷檢查焊縫無缺陷。

3.支撐中心軸

①保證千斤頂受力均勻，防止電鏟中心軸受力不均而傾斜;②支撐起中心軸后，要用同高度的支座進(jìn)行支撐，防止千斤頂泄壓電鏟傾斜;③支撐配重箱時，壓力不易過高;

4.維護(hù)和保養(yǎng)要求：

行走減速箱和履帶架的連接螺栓的預(yù)緊力必須達(dá)到規(guī)定的數(shù)值，這是保證傳動穩(wěn)定的基本要求。底架與履帶裝置連接時，要求上部接觸面、側(cè)部接觸面用塞尺檢測，不允許有縫隙，因?yàn)檫@些面是用于定位的，工作時要承受相當(dāng)大的載荷。底架與履帶架的連接螺栓必須達(dá)到規(guī)定的預(yù)緊力矩，而且必須逐個檢查，以確保所有螺栓全部達(dá)到力矩要求，對于超級螺栓，檢測每個小螺母的擰緊力矩。這樣方能保證底盤的穩(wěn)定可靠、側(cè)機(jī)架的不變形。

三、使用效果和經(jīng)濟(jì)效益

395B電鏟開始進(jìn)行焊修中心軸新工藝測試，取得了良好的效果，傳統(tǒng)中心軸檢修工藝需要耗費(fèi)大量的人力和設(shè)備拆卸安裝上車部分，拆除下車部分步驟繁多，而且檢修工期長，保守估計(jì)檢修工期是20天;而我們按照新工藝檢修395B電鏟不僅所需的人力和設(shè)備少，而且檢修工期短，平均4天。