挖掘装载机挖掘动臂开裂分析及措施

挖掘装载机挖掘动臂开裂分析及措施

刘涛

  通辽市交通工程局  内蒙古通辽市028000

摘要：作为挖掘装载机中挖掘工作单元主体部件，挖掘动臂构造特殊，其受力机理复杂，在实际应用中，因自身因素和工作环境制约，经常出现断裂破坏等问题。本文从挖掘机臂构造和受力等方面，对其进行有目的优化设计，以改善其力学性能，提高其总体力学性能和稳定性。

关键词：挖掘装载机；挖掘动臂；开裂；分析；措施

挖掘机一般称为两端忙，前面是装载工作装置，后面是挖掘工作装置，所以叫挖掘机。通过工作机构改变，使一台机器能同时实现铲挖、凿钻、铺管开槽等多项施工任务，达到一机多用目的。一般情况下，挖掘装载机工作环境恶劣，工况复杂，特别当挖掘工作装置工作时，因工作内容差异，地质条件差异，挖掘臂伸展后力臂较长，卸载时整个挖掘臂都会带着负载转动突然停止，这就对挖掘工作装置的各个部件机械强度、抗疲劳性能、可靠性等提出很高要求，而挖掘动臂是最具代表性的。在工程实践中，经常出现挖机臂破坏和损伤，大部分都是由于裂纹引起，如焊接裂纹、铰接孔区钢板裂纹，乃至端臂梁断裂。本文从挖机臂架断裂、失效等方面进行分析，并有针对性地采取相应对策，提高挖机臂架甚至整个掘进机稳定性与可靠性。

一、挖掘机构的设计原因

挖掘机构是挖掘装载机的关键部件，其主要作用是通过铰接机构将铲斗与斗体连接，进行挖掘工作。由于挖掘机构是通过液压系统的作用来实现其动作，因此在工作过程中，挖掘机的挖斗斗缘与斗体之间会产生相对运动。在这种运动过程中，挖掘机的铲斗就会受到较大的冲击力，如果斗缘与斗体之间的接触面积较小，则会导致斗缘与斗体之间产生较大摩擦力。如果液压缸在工作过程中不能得到有效释放，则会导致挖掘机构出现较大的振动，从而造成动臂开裂、动臂与斗体之间的接触面积减小等故障。另外，如果挖掘机构内存在较大的冲击荷载或较高的瞬时荷载，也会造成动臂出现开裂、斗缘出现断裂等故障。如果挖掘机在挖掘工作过程中受到较大的冲击荷载或瞬时荷载时，其动臂很容易发生断裂。

二、挖斗与斗缘之间的间隙太小

挖掘装载机斗缘与斗壁之间的间隙过小，当挖掘装载机工作时，挖斗就会向斗缘内侧产生挤压，使得斗缘内侧受到较大的作用力，从而导致斗缘与斗壁之间的挤压部位出现裂纹。当挖掘装载机工作一段时间后，挖掘机构出现故障，导致挖斗在工作过程中，经常出现斗缘开裂、挖斗断裂等现象。此时可以通过调整挖斗与斗壁之间的间隙来解决上述问题。为了保证挖掘装载机的正常使用，在挖掘装载机工作时要保证其斗缘与斗壁之间的间隙足够大。一般情况下，挖掘装载机的斗与斗之间的间隙为0.2~0.3mm。为了保证上述间隙足够大，需要对挖掘机构的相关零部件进行合理调整。例如，如果挖斗与斗壁之间的间隙过小，当挖掘机构出现故障时就会导致挖掘机构出现明显的震动现象。具体做法是：在保证挖掘机正常工作时，将挖斗与斗壁之间的间隙控制在0.2~0.3mm。为了保证以上措施得到有效实施，需要在挖掘装载机工作时对挖斗与斗壁之间的间隙进行严格控制。

三、动臂和斗底连接处未进行密封处理

挖掘装载机工作时，斗底油缸通过动臂油缸对动臂进行控制，油缸通过缸盖、活塞杆等连接件与斗底油缸进行连接，并通过密封圈将动臂和斗底进行密封。但是在实际工作过程中，由于一些原因导致挖掘装载机动臂和斗底之间的连接处发生了松动现象，这就导致了两个部位的连接处没有完全密封，从而使一些泥沙、灰尘等杂质进入到斗底油缸与动臂之间的间隙中。如果动臂油缸与斗底之间没有进行密封处理，这些杂质就会逐渐积累，从而使斗底油缸与动臂之间的间隙增大，在这种情况下，油缸活塞杆将会受到较大的冲击。当挖掘装载机的斗底油缸受到冲击时，就会产生较大的压力，从而使斗底油缸与动臂之间出现磨损现象。如果斗底油缸壁与动臂之间的磨损量过大，则会导致动臂出现变形现象。如果是这种情况下出现的变形现象比较严重，就会使斗底油缸壁受到较大的冲击力，从而使斗底油缸与动臂之间发生断裂现象。因此在使用过程中要定期检查挖掘装载机动臂和斗底之间的连接处是否有松动现象。

四、挖掘机挖斗的配重不合理

挖斗配重不合理，造成挖掘装载机在挖掘时，动臂的受力增大，容易造成斗缘、腹板开裂。挖斗配重不合理是由多种原因造成的，如：挖斗斗型设计不当、挖斗配重不合理、挖斗斗壁强度不足等。根据挖掘装载机的特点，为了提高挖掘装载机的使用寿命，在使用过程中要注意以下几点：（1）定期检查挖掘装载机的工作装置，保证其正常工作；（2）在挖掘装载机作业时，要对其进行定期检查，防止挖掘机构出现故障；（3）在作业前要对挖掘机构进行预紧，避免在工作时出现意外情况，在实际工作过程中由于挖掘机的挖掘机构出现问题，导致工作装置在实际使用过程中不能充分发挥其作用。挖掘机工作装置一般由铲斗、斗杆等部件组成。

五、挖掘机的铲斗和斗缘之间的间隙过大

挖掘装载机在工作过程中，由于斗缘和铲斗之间的间隙过大，挖掘机的斗缘容易发生变形，严重时会导致挖掘机出现断裂现象。挖掘装载机在进行挖掘作业时，斗缘和铲斗之间的间隙会随时间而不断地变化，随着时间的推移，间隙也会逐渐增大。如果斗缘和铲斗之间的间隙过大，那么就会造成斗缘和铲斗之间发生较大的冲击负荷，当这种冲击负荷长时间存在时，就会使斗缘和铲斗之间发生较大的变形。如果此时斗缘和铲斗之间发生较大的变形，那么就会造成斗缘与铲斗之间相互挤压、磨损，最终导致斗缘板出现开裂现象。此外，由于挖掘装载机在工作过程中受到外力的冲击负荷较大，而挖掘装载机斗缘和铲斗之间又存在一定的间隙，当这种外力长期存在时，就会导致斗缘与铲斗之间相互挤压、磨损。一旦这种外力持续作用在挖掘机上，就会造成挖掘机斗缘板出现严重变形。因此在实际工作中，工作人员应该根据不同的工况来调整斗缘板与铲斗之间的间隙。当间隙过大时就需要对其进行调整，以保证斗缘板与铲斗之间保持在一定的间隙范围内。

结束语：

挖掘装载机在实际使用过程中，经常出现挖掘动臂开裂、挖斗断裂等故障。针对挖掘装载机出现的故障，本文对其原因进行了分析，并提出了相应的解决措施，对挖掘装载机的安全使用具有一定的借鉴意义。参考文献：

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