挖掘機(jī)鏟斗開裂原因分析及改進(jìn)方法探析

劉文順 張鵬

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，近年來各行各業(yè)發(fā)展都產(chǎn)生翻天覆地變化，不管是人們生活方式還是生產(chǎn)方式都尤為明顯。近年來，挖掘機(jī)在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。然而，由于在具體工作實(shí)踐中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些問題，給人們帶來很大不利，尤其是挖掘機(jī)鏟斗的開裂，困擾了很多人，如何讓挖掘機(jī)更好地服務(wù)于社會(huì)，成為當(dāng)前討論的重要話題。本文主要說明挖掘機(jī)鏟斗開裂現(xiàn)象，對(duì)當(dāng)前挖掘機(jī)鏟斗出現(xiàn)開裂不同原因進(jìn)行分析，找出了有效的改進(jìn)方法與解決措施，希望對(duì)相關(guān)人員有所幫助和借鑒。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)鏟斗;開裂;原因;分析;改進(jìn)方法

前言：鏟斗作為挖掘機(jī)重要組成部分，對(duì)挖掘機(jī)正常工作和生產(chǎn)有著重要意義，從某種意義上來講，可以將鏟斗稱作挖掘機(jī)的核心刀刃。鏟斗質(zhì)量與挖掘機(jī)有著密切聯(lián)系，不但對(duì)其工作效率產(chǎn)生影響，而且會(huì)影響其燃油效果。通常情況下，挖掘機(jī)鏟斗組成部分包含很多方面，比如，護(hù)板和主刀板、斗齒座和鏟斗體以及側(cè)齒和斗齒套。斗齒套和斗齒座一般是利用斗齒銷進(jìn)行連接的，這三部分組成被稱為斗齒，在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，挖掘機(jī)鏟斗主要作用就是將某些物料進(jìn)行挖掘，裝載于相關(guān)工程車輛上。在這過程中，對(duì)鏟斗有著較高要求，特別是在耐磨性和強(qiáng)度上。

1.故障現(xiàn)象

一般情況下，挖掘機(jī)鏟斗主要是通過焊接而形成，在焊接過程中有著很高強(qiáng)度，鏟斗在挖掘機(jī)工作中主要扮演著挖掘角色，鏟斗質(zhì)量在某種情況下會(huì)影響挖掘機(jī)功能，比如，某型號(hào)挖掘機(jī)在使用一段時(shí)間之后，鏟斗主刀板、墊板以及耳板均出現(xiàn)開裂問題。對(duì)于墊板來講，其出現(xiàn)開裂位置經(jīng)常是側(cè)邊焊接縫;對(duì)于耳板，其開裂位置經(jīng)常不是發(fā)生在后端燕尾處，就是前端部位;針對(duì)主刀板，它在進(jìn)行作業(yè)時(shí)，主要受力位置是主刀板和斗齒座的倒U型焊接縫，經(jīng)常開裂部位是在護(hù)板附近或者斗齒座焊接縫端頭。如果這三個(gè)地方出現(xiàn)問題，不能進(jìn)行有效處理，情況嚴(yán)重會(huì)使鏟斗體開裂，造成鏟斗報(bào)廢。

2.挖掘機(jī)鏟斗開裂原因分析

2.1墊板開裂原因分析

關(guān)于墊板，是位于鏟斗耳板下部，主要作用就是將耳板工作過程中承受壓力進(jìn)行有效傳遞，傳遞最終對(duì)象是主弧板，主弧板位于鏟斗斗底[1]。墊板出現(xiàn)開裂主要原因是主板與墊板之間的搭接焊縫出現(xiàn)裂開。墊板上部和耳板進(jìn)行連接，下部是和主弧板進(jìn)行貼合，通過理論計(jì)算，分析主要結(jié)構(gòu)，其本身受力不是很大。相關(guān)仿真分析結(jié)果證明，對(duì)于墊板這個(gè)部位，應(yīng)力并不是非常集中，完全不會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中問題。由此可見，墊板開裂可能是因?yàn)閴|板與主弧板都是圓弧結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行折彎時(shí)，無法確保圓弧完全相符，最終導(dǎo)致主弧板和墊板出現(xiàn)貼合不緊等情況，使得板與板之間形成某些縫隙，一旦兩者之間形成縫隙，就會(huì)將墊板受力作用進(jìn)行減弱，使得所有外力利用焊接縫作用于主弧板之上，增加焊接縫所受壓力，最終導(dǎo)致焊接縫出現(xiàn)開裂。

2.2耳板開裂原因分析

耳板在鏟斗中所起作用就是將斗桿和鏟斗進(jìn)行有效連接，所謂耳板燕尾處加強(qiáng)板，就是我們所說的墊板。墊板和耳板作為一種傳遞件有著重要作用，可以增強(qiáng)鏟斗挖掘的驅(qū)動(dòng)力，在受力方面非常大。鏟斗在進(jìn)行挖掘時(shí)，不但會(huì)受到側(cè)向力，而且會(huì)受到正向力的作用，一定程度上使得耳板受力更加復(fù)雜多樣，加大了受力面積。結(jié)構(gòu)件在實(shí)際制造過程中，由于精力有限，經(jīng)常和理想尺寸的設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)一些偏差，偏差主要表現(xiàn)在對(duì)稱度方面。一般情況下，力的直接傳遞點(diǎn)是作用于耳板前端，一旦強(qiáng)度出現(xiàn)不足，就會(huì)使得耳板出現(xiàn)開裂，而耳板燕尾處屬于弧形形狀，力在傳遞過程中，方向主要為向內(nèi)壓，此時(shí)，如果不能將應(yīng)力進(jìn)行合理釋放，會(huì)將燕尾部分（耳板最遠(yuǎn)處）應(yīng)力集中起來，出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

2.3主刀板開裂原因分析

主刀板出現(xiàn)開裂主要位置就是在焊縫前端，一般在挖掘機(jī)使用之后，或者焊接完成放置一段時(shí)間后就會(huì)發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)開裂，初步可以判斷，出現(xiàn)開裂是因?yàn)楹附友舆t出現(xiàn)裂紋而形成。延遲裂紋通常不在焊接后立馬出現(xiàn)，有著孕育期限，具有延遲現(xiàn)象。除此之外，主刀板開裂還與主板材料選擇和質(zhì)量以及焊接工藝有著極大關(guān)系。

3.挖掘機(jī)鏟斗開裂改進(jìn)有效方法

為了有效解決耳板、墊板以及主刀板出現(xiàn)的問題，我們可以采取以下改進(jìn)方法，確保鏟斗能夠順利開展工作。

3.1墊板改進(jìn)方法

要想確保墊板開裂問題能夠得到有效解決，主要改進(jìn)方法就是將主板和墊板之間的貼合度進(jìn)行有效提升，主要可以從兩個(gè)方面入手， 一方面，是將耳板尾部燕尾長度進(jìn)行順延，其主要目的是將耳板與墊板之間焊接縫進(jìn)行增加，實(shí)現(xiàn)斗底主弧板和墊板貼合度的提升，同時(shí)，還能將耳板燕尾產(chǎn)生的應(yīng)力集中進(jìn)行有效降低，在某種程度上降低開裂風(fēng)險(xiǎn)[2]。另一方面，可以在墊板之上加工相應(yīng)長圓孔，在相應(yīng)長圓孔之上加強(qiáng)焊接，主要目的就是將貼合程度進(jìn)行適當(dāng)提升。通過延長耳板尾部和在墊板上增加相應(yīng)長圓孔等方法，對(duì)墊板進(jìn)行改進(jìn)，確認(rèn)好改進(jìn)方法后，就可以按照焊接相關(guān)工藝和技術(shù)，優(yōu)化和完善焊接縫結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)尺寸，參考完善后的相關(guān)尺寸，可以制定鏟斗樣品，開展試驗(yàn)工作，從試驗(yàn)結(jié)果可以得知，以上改進(jìn)方法使得鏟斗強(qiáng)度得到很大提升，也降低了墊板出現(xiàn)開裂故障。

3.2耳板改進(jìn)方法

一般而言，耳板出現(xiàn)開裂最頻繁的就是前端部位，主要是因?yàn)槎鍙?qiáng)度較低，所以就需要將耳板前端位置強(qiáng)度進(jìn)行提升，在對(duì)耳板改進(jìn)過程中，主要包括兩點(diǎn)，第一，適當(dāng)將加強(qiáng)筋置于鏟斗彎板和耳板之間，主要目的就是將耳板局部強(qiáng)度進(jìn)行有效提升;第二，由于底板和耳板前端在連接時(shí)，連接部位相對(duì)來說較短，就需要將燕尾前端長度進(jìn)行延伸。這種做法可以有效減緩耳板面臨的應(yīng)力集中問題。通過增加耳板加強(qiáng)筋和前端順延等方法，對(duì)耳板進(jìn)行改造之后，再利用仿真軟件分析鏟斗疲勞程度，能夠發(fā)現(xiàn)，燕尾處出現(xiàn)應(yīng)力集中，如果把耳板外形進(jìn)行改變，用外弧形替代內(nèi)弧形，再次通過仿真分析可以得出，應(yīng)力集中問題得到有效解決。研究表明，在對(duì)耳板進(jìn)行改進(jìn)過程中，由于墊板和耳板燕尾處是相互連接的，針對(duì)耳板改進(jìn)尺寸，需要結(jié)合墊板相關(guān)大小，從而確保改進(jìn)方法的有效性、科學(xué)性以及可行性。

3.3主刀板改進(jìn)方法

依照主刀板焊接工藝和材料選擇進(jìn)行分析，可以采取以下措施將主刀板進(jìn)行改造。第一，在對(duì)主刀板材料進(jìn)行選擇時(shí)，用高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼板代替合金結(jié)構(gòu)[3]。第二，規(guī)范相關(guān)焊接工藝，尤其是主刀板與護(hù)板和斗齒座之間的順序，一般情況下，首先要先焊接中間護(hù)板和斗齒座，其次，對(duì)稱向兩側(cè)進(jìn)行焊接，最后，斗齒座焊縫可以從2層改到4至5層，在對(duì)焊接縫層數(shù)進(jìn)行選擇時(shí)，可以按照焊縫大小來確定。第三，在對(duì)主刀板和斗齒座進(jìn)行焊接時(shí)，要對(duì)焊接區(qū)進(jìn)行預(yù)熱，焊接之后要將石棉將其覆蓋，實(shí)現(xiàn)保溫緩冷，避免出現(xiàn)延遲裂紋。

結(jié)束語：綜上所述，在具體作業(yè)過程中，要想促進(jìn)挖掘機(jī)工作順利開展，相關(guān)人員就需要重視鏟斗出現(xiàn)的一系列故障，要根據(jù)實(shí)際情況，實(shí)事求是，對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析，尤其要根據(jù)挖掘機(jī)鏟斗特點(diǎn)和實(shí)際工作強(qiáng)度，采取科學(xué)合理的辦法，將這些問題進(jìn)行有效解決，通過將鏟斗故障進(jìn)行優(yōu)化和改善，確保每個(gè)部件都能夠正常運(yùn)行，并且符合實(shí)際作業(yè)要求和標(biāo)準(zhǔn)，從而提升挖掘機(jī)工作效率，確保各項(xiàng)工作順利開展，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力支持，促進(jìn)社會(huì)平穩(wěn)運(yùn)行和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

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[3]石晉偉，宋自平，符強(qiáng).挖掘機(jī)鏟斗的選配與日常維護(hù)研究[J].四川水力發(fā)電，2020，39（04）：32-34+52.