挖掘機(jī)鏟斗的選配與日常維護(hù)研究

石 晉 偉， 宋 自 平， 符 強(qiáng)

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 610072)

1 概 述

在礦山機(jī)械中，挖掘機(jī)是十分重要的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于剝離、破碎、采掘等作業(yè)中，在不同的施工條件下，可供選擇的工作裝置有裂土器、破碎錘以及鏟斗等，其中應(yīng)用最廣泛的是用于挖掘、裝卸物料的鏟斗。鏟斗的工作條件比較惡劣，需要承受振動(dòng)、沖擊荷載并耐摩擦，而且其經(jīng)常在泥水中施工，焊縫與鋼板極易被腐蝕和生銹，很容易損壞，還有部分挖掘機(jī)用戶(hù)只看重工作效率而不考慮實(shí)際的工況環(huán)境和挖掘機(jī)噸位，隨意加大鏟斗的容量，導(dǎo)致其負(fù)載過(guò)大，不僅容易傷害鏟斗，還會(huì)損壞大小臂等部件。因此，應(yīng)根據(jù)工況環(huán)境和挖掘機(jī)噸位選擇正確的類(lèi)型和容量的鏟斗并選用合理的斗齒，當(dāng)其局部出現(xiàn)過(guò)度磨損時(shí)應(yīng)進(jìn)行及時(shí)、合理的維護(hù)加固；另外，操作人員還應(yīng)正確操作挖掘機(jī)、重視其日常檢查。鏟斗的正確選用、維護(hù)和良好的操作習(xí)慣不僅能延長(zhǎng)鏟斗的使用壽命，還能保證挖掘機(jī)正常工作，提高工作效率。

2 鏟斗的選配

鏟斗是挖掘機(jī)最常用的工作裝置，根據(jù)具體的施工環(huán)境可以分為不同的類(lèi)型，比如用于挖掘沙土碎石的土方斗、用于挖掘巖石的巖石斗、用于挖掘溝渠的水溝斗、用于破碎硬土風(fēng)化石的松土斗、用于分離物料的柵格斗、用于河道水溝清淤的清潔斗、用于斜坡等平面修整的傾斜斗等。在挖掘作業(yè)中正確選用鏟斗,無(wú)論是施工效率還是成本控制都能達(dá)到理想的效果。

購(gòu)買(mǎi)挖掘機(jī)前，首先要明確具體的施工環(huán)境，不同環(huán)境使用的鏟斗在材質(zhì)、外形、斗容等方面均有所不同。比如，相對(duì)于土方鏟斗，巖石鏟斗的體積更小。為了保證土方挖掘的工作效率，必須正確選用鏟斗的類(lèi)型，土方鏟斗斗體的曲線(xiàn)輪廓較小，可以有效卸載黏性物料，且其斗口面積較大，具有較大的堆裝面，因此而具有較高的裝滿(mǎn)系數(shù)[1]，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，效率還高，適用于一般黏土、沙、礫石等作業(yè)環(huán)境的開(kāi)挖。巖石鏟斗的斗體輪廓較深、張口較小，不易卸載黏土等黏性物料，為了杜絕偏載的發(fā)生，巖石鏟斗的寬度小于鏟斗的長(zhǎng)度，斗底及斗體內(nèi)外均增加了耐磨板，其耐磨強(qiáng)度更高，并且還在其側(cè)壁增加了耐磨板，在保證剛度的基礎(chǔ)上增強(qiáng)了耐磨度與強(qiáng)度，減小了作業(yè)變形的發(fā)生幾率。為了減少對(duì)鏟斗底部的磨損，鏟斗的后角一般保持在25°～35°之間，在鏟斗的底部采用雙圓弧設(shè)計(jì)可以減小摩擦力，便于物料的卸載。對(duì)于大面積的掘土作業(yè)，如果使用巖石斗就效率而言遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如使用土方斗，反之，用土方斗開(kāi)挖礦石會(huì)導(dǎo)致鏟斗提前磨損、開(kāi)裂、變形。

同一臺(tái)挖掘機(jī)可以配置不同結(jié)構(gòu)的鏟斗，在實(shí)際工作期間，應(yīng)結(jié)合具體的工況合理選擇以確保挖掘機(jī)的工作效率。選配鏟斗時(shí)，應(yīng)注重整機(jī)性能的匹配度。為延長(zhǎng)鏟斗的使用壽命，應(yīng)杜絕隨意搭配鏟斗。一般情況下，生產(chǎn)廠家會(huì)根據(jù)用戶(hù)要求和挖掘機(jī)噸位配備合理類(lèi)型和容量的鏟斗。購(gòu)買(mǎi)挖掘機(jī)后，若施工環(huán)境發(fā)生根本變化，亦可再找廠家定制配套的鏟斗。

3 鏟斗的維護(hù)

3.1 加固鏟斗的方法

為延長(zhǎng)鏟斗的使用壽命，應(yīng)及時(shí)、有效地做好鏟斗的維護(hù)工作。一些挖掘機(jī)用戶(hù)并未正確做好鏟斗的加固工作，其片面認(rèn)為：材料越厚、越多，鏟斗的使用壽命越長(zhǎng)，工作效率越高。但事實(shí)并非如此，絕對(duì)不能隨意增加焊接鋼板。 筆者通過(guò)實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)：如果隨意焊接一堆鋼板進(jìn)行盲目的加固，對(duì)于挖掘機(jī)自身而言是弊大于利，鏟斗在沒(méi)有過(guò)度磨損的情況下，大范圍的焊接加強(qiáng)板會(huì)破壞鏟斗本身的內(nèi)部應(yīng)力，有時(shí)反而會(huì)加速鏟斗的開(kāi)裂、變形。如果全方位的把鏟斗保護(hù)起來(lái)，將會(huì)大大增加設(shè)備的整體重量，不僅增加設(shè)備油耗、增大挖掘阻力，同時(shí)還會(huì)對(duì)挖掘機(jī)大臂、小臂產(chǎn)生不利的影響，在高負(fù)載情況下還會(huì)減少液壓系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命。一般而言，土方斗加固加重的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)控制在鏟斗重量的10%～15%，巖石斗加固加重的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)控制在鏟斗重量的20%～25%。正確且有效的做法是有針對(duì)性地對(duì)鏟斗局部進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸?。加固鏟斗需要掌握科學(xué)的加固方法，鏟斗的加固既要及時(shí)，又要有效。一方面，在平時(shí)的工作中要樹(shù)立保護(hù)鏟斗的意識(shí)，當(dāng)工況環(huán)境比較惡劣時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控鏟斗的使用情況；另一方面，對(duì)于鏟斗需要加固的部位，應(yīng)充分重視焊接環(huán)節(jié)。在定期檢查的基礎(chǔ)上應(yīng)及時(shí)做好局部的加固處理，能局部加固的絕不搞整體焊接，即在最需要加強(qiáng)的部位進(jìn)行局部焊接加固，從而避免挖掘機(jī)工作效率降低、油耗增高的問(wèn)題。

挖掘機(jī)鏟斗的加固方法是有規(guī)律可循的。緬甸萊比塘銅礦挖掘機(jī)礦石鏟斗使用的長(zhǎng)期觀察結(jié)果顯示：齒根安裝板、邊刃、底板、斗角、齒根這幾個(gè)部位容易磨損，需要及時(shí)進(jìn)行加固處理，如果磨損過(guò)度就失去了焊接加固的最佳時(shí)間，只能通過(guò)局部更換的方法予以解決，從而會(huì)造成修理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、使用材料過(guò)多。齒根安裝板類(lèi)似于人類(lèi)固定牙齒的牙齦，牙齦磨沒(méi)了，牙齒就只能脫落了，對(duì)于此處的加固可以采取兩種方案：一種是貼加強(qiáng)筋，另一種是包耐磨塊。貼加強(qiáng)筋的做法簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)，但在焊接時(shí)要注意不能與齒根的焊縫產(chǎn)生疊焊，這樣會(huì)影響齒根的焊接強(qiáng)度[2]；邊刃的安裝有利于鏟斗切入物料，同時(shí)又有保護(hù)側(cè)板的作用，邊刃如磨損嚴(yán)重應(yīng)盡快更換，如側(cè)板上的邊刃螺栓安裝孔磨損嚴(yán)重，也可以將邊刃焊接在側(cè)板上；底板的加強(qiáng)筋要選擇堅(jiān)硬、耐磨的長(zhǎng)型板材，一定要保護(hù)鏟斗的整體形狀，以免影響切入角度，進(jìn)而影響產(chǎn)能。為節(jié)約成本，通常用廢棄的軌鏈板或推土機(jī)的廢舊刀片作為加固材料。但需要注意的是：加強(qiáng)筋的焊接要順著原機(jī)筋板焊接的方向[3]。一般新鏟斗在底板的油漆面磨掉后應(yīng)盡快進(jìn)行底板的加固處理，但加固的材料不宜太多，這樣做能最大限度地避免底板的整體更換；斗角若磨損嚴(yán)重則只能割掉再焊接上新的斗角，一定要在斗角沒(méi)有磨損完之前更換以避免傷及底板和側(cè)板，斗角作為消耗性備件，各挖掘機(jī)廠家都有出售；齒根除磨損外還有斷裂的可能，如果齒根與斗齒的接觸面磨損>10%就要及時(shí)進(jìn)行更換，磨損過(guò)大的齒根和斗齒之間存在較大的間隙，會(huì)使齒根和斗齒間的貼合不嚴(yán)及受力點(diǎn)發(fā)生變化，斗齒因受力點(diǎn)的改變?nèi)菀讛嗔?，進(jìn)而降低斗齒的壽命。新安裝齒根的上下外漏部分可在未投入使用前焊接耐磨塊予以加固，齒根外露部分磨損嚴(yán)重也會(huì)導(dǎo)致齒根斷裂。鏟斗維護(hù)的好壞與否直接關(guān)系到作業(yè)的效率與維修成本，因此，在日常工作中，一定要特別注意加強(qiáng)對(duì)鏟斗的維護(hù)保養(yǎng)。

3.2 鏟斗的大修

盡管通過(guò)局部加固能延長(zhǎng)鏟斗的使用時(shí)間，但鏟斗的基礎(chǔ)材料(板材)亦有使用壽命，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)數(shù)次的高負(fù)荷沖擊板材也會(huì)疲勞斷裂或嚴(yán)重變形，在此情況下，局部加固是于事無(wú)補(bǔ)的，鏟斗只能經(jīng)過(guò)徹底大修才能恢復(fù)使用，即將齒根安裝板、底板、側(cè)板甚至是耳板等部位全部更換。具體的做法：將不同部位所需的耐磨鋼板根據(jù)鏟斗的測(cè)繪圖分割成板材，將邊緣精加工至設(shè)計(jì)尺寸，鏟斗需要更換的板材以及齒根按照結(jié)構(gòu)要求堆焊成一個(gè)完整的鏟斗[4]，斗底和斗背通過(guò)焊接板條加固，再安裝好新的邊刃，待其全部完成后，鏟斗又能投入工作了。由于大修鏟斗耗時(shí)比較長(zhǎng)，為避免停工，應(yīng)儲(chǔ)備一個(gè)備用鏟斗。

3.3 鏟斗銷(xiāo)套部位的保護(hù)

在鏟斗維護(hù)方面，還應(yīng)注意銷(xiāo)套間隙問(wèn)題。銷(xiāo)套間隙過(guò)大，開(kāi)挖時(shí)鏟斗會(huì)發(fā)出哐當(dāng)哐當(dāng)?shù)穆曇?，過(guò)大的銷(xiāo)套間隙降低了工作效率，也增加了操作難度。不論工程進(jìn)度如何吃緊，一定要在磨損傷及鏟斗銷(xiāo)套母孔前停機(jī)更換銷(xiāo)套和密封件，否則其間隙過(guò)大會(huì)傷害母孔，而維修母孔不僅難度大，還會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間不必要的停工，修得再好也很難保證銷(xiāo)套母孔間的同心度[5]。如何才能使鏟斗的銷(xiāo)套保持長(zhǎng)久的穩(wěn)定作業(yè)？所有鏟斗銷(xiāo)套的橡膠防塵圈一定要裝，這樣做可以有效防止灰塵沙粒從縫隙進(jìn)入銷(xiāo)套內(nèi)部，阻止黃油從縫隙溢出，被阻攔的黃油可以留在縫隙處更好地潤(rùn)滑銷(xiāo)套，還可以緩沖旋轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)左右撞擊斗耳的力量，緩解內(nèi)部銷(xiāo)套金屬防塵圈的防塵壓力。一定要保證鏟斗內(nèi)部金屬防塵圈安裝到位，其是防止泥水進(jìn)入銷(xiāo)套內(nèi)部黃油槽的最后屏障，銷(xiāo)套和金屬防塵圈的間隙很小，加上黃油油膜的作用，用于潤(rùn)滑的黃油腔體內(nèi)部幾乎處于密封狀態(tài)，一般情況下泥水是無(wú)法進(jìn)入黃油腔體的。為保護(hù)鏟斗銷(xiāo)套，一定要選擇正品黃油，好黃油產(chǎn)生的油膜更持久，能更好地潤(rùn)滑，還要根據(jù)施工環(huán)境的溫度選擇黏度適合的黃油。

3.4 斗齒的選配

挖掘機(jī)斗齒屬于關(guān)鍵部件，可以保證鏟斗準(zhǔn)確切入物料，降低挖掘阻力。根據(jù)具體的工況環(huán)境選擇合理類(lèi)型的斗齒：砂石與泥土的剝離應(yīng)選擇土方齒(平口斗齒)，礦石的開(kāi)采應(yīng)選擇巖石齒(RC型斗齒)，煤礦開(kāi)挖應(yīng)選擇錐形齒(TL型斗齒)等。斗齒的磨損程度直接影響施工效率，應(yīng)及時(shí)做好斗齒的更換工作，更換斗齒的最基本原則是：一定要在磨損傷及齒根前更換，一旦造成齒根的嚴(yán)重傷害就得不償失了。一般而言，開(kāi)挖剝離層斗齒大約能使用2～4個(gè)月，開(kāi)挖巖石時(shí)則需根據(jù)物料的不同使用時(shí)間差別很大，從7 d到3個(gè)月不等；另外，操作手的操作水平以及斗齒質(zhì)量也會(huì)影響斗齒的磨損速度。

3.5 操作注意事項(xiàng)

一名優(yōu)秀的操作手應(yīng)能合理操作挖掘機(jī)，保證操作動(dòng)作的柔和性。筆者總結(jié)出以下幾點(diǎn)供參考：放動(dòng)臂過(guò)程中應(yīng)盡量保持柔和，避免鏟斗受到猛烈的沖擊；在挖掘期間應(yīng)掌控合理的角度且外傾傾角不能大于120°，杜絕因傾角過(guò)大而導(dǎo)致斗齒或齒根斷裂；當(dāng)阻力較大時(shí)，挖掘臂不能左右搖擺，否則容易導(dǎo)致鏟斗斗耳和連桿變形；挖掘巖石前，應(yīng)先進(jìn)行爆破，根據(jù)巖石的碎裂方向及時(shí)調(diào)整鏟斗位置，保證斗齒順利插入巖石中；鏟斗在離開(kāi)地面前不能進(jìn)行回轉(zhuǎn)，以免損壞鏟斗和大小臂；在平時(shí)工作中，應(yīng)盡量減少鏟斗的側(cè)向用力，在無(wú)法避免的情況下，一定不要同時(shí)放斗和卷斗，這樣操作不僅增加了鏟斗連桿和斗耳的摩擦，也增加了整個(gè)銷(xiāo)軸的摩擦；不要采用磕斗的方法清理挖斗內(nèi)的泥土，這樣操作很容易傷害鏟斗銷(xiāo)軸，清理時(shí)盡量使用隨機(jī)攜帶的鏟子；撐車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí)不要用斗齒插地(因?yàn)檗D(zhuǎn)向時(shí)斗齒是跟著旋轉(zhuǎn)的，這樣操作加大了齒根的負(fù)荷，容易導(dǎo)致齒根斷裂)，應(yīng)該用鏟斗的底部去撐車(chē)。

4 結(jié) 語(yǔ)

筆者探討了挖掘機(jī)鏟斗的選配、維護(hù)和一些與保護(hù)挖掘機(jī)鏟斗有關(guān)的操作要領(lǐng)，其根本目的是為了提高對(duì)挖掘機(jī)鏟斗的重視程度，鏟斗維護(hù)的好與壞直接關(guān)系到挖掘機(jī)的工作效率乃至經(jīng)濟(jì)效益。筆者通過(guò)對(duì)緬甸萊比塘銅礦項(xiàng)目以往的挖掘機(jī)使用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得知，對(duì)鏟斗的精心維護(hù)不僅能夠提高鏟斗的使用壽命，還能提高挖掘機(jī)的出勤率，因此，鏟斗保護(hù)的重要性是顯而易見(jiàn)的。為了進(jìn)一步提高挖掘機(jī)的工作效率，今后在如何更好地使用、保護(hù)、延長(zhǎng)鏟斗壽命等方面還需

不斷地學(xué)習(xí)、探索和創(chuàng)新。