挖掘装载机挖臂开裂问题分析及优化措施

曹磊

【摘 要】在工程建筑中，挖掘装载机的使用最为频繁。机器在使用过程中，由于使用的不当或者机器臂设计得不合理都有可能引起故障问题。论文进行了简单的分析，希望对今后的工作有所帮助。

【Abstract】In the engineering buildings， excavating loaders are used most frequently. In the process of using the machine， improper operation or unreasonable design of the arm can cause failure. This paper makes a simple analysis， hoping to provide some help for the future work.

【關键词】挖掘装载机基臂；开裂；分析处理

【Keywords】 base arm of excavating loader； cracking； analysis and processing

【中图分类号】TB303 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）08-0140-02

1引言

在对挖掘装载机使用中，机器的故障很多，但是主要问题出在挖掘装载机的机臂上，原因是机臂是在工作过程中用力的主要部位，也是最容易损坏的部位，在对这个部位分析中我们可以看出，其结构比较繁杂，要想对关键部位进行加固工艺难度不小。因为此部位为工作部位，要求灵敏度高，使用一般的加固方法会在一定程度上造成机臂的灵活性不够等问题。本文主要就是对造成机臂故障的原因进行分析，并找出原因，实施解决办法，使挖掘装载机更好地为工程建筑行业服务。

2 挖掘装载机臂开裂原因分析

2.1 结构构造

在挖掘装载机工作过程中，机臂的结构原因，在工作时，要满足它三个方面的要求，才能保证它的正常运行，这三个方主要包括：①机臂构件要有足够的强度，这里的强度主要是指在工作时，要能对抗住工作载荷对机臂构件的作用力[1]。②机臂构件要在刚性范围内达到一定的标准，这里的刚性主要是指在工作过程中，一定的载荷作用力下，构件不能有变形的情况发生。③机臂构件要有一定的稳定性，在这里的稳定性是指，在工作中，机臂的形态要保持原样对一般的载荷作用力不会受到影响。

2.2 载荷作用力

在对载荷的作用力分析中，载荷又可以分为两种形式，一种是静态载荷，另一种就是动态载荷。在这样的载荷作用力中，交叉载荷作用力对机臂的构件可靠性影响最大。比如在挖掘装载机工作时，它的提升、下降和旋转中突然的停止对机臂构件的作用力大，而且这个瞬间的作用力还是来自多个方向，因此对机臂构成威胁，这样的作用力是无法计算的，只有在试验中可以获得。在使用过程中，机臂构件要承受多大载荷，这要在实际工作中才能获得。因此在对基本构件的可靠性分析时，首先分析构件的结构形态和构件的载荷作用力。

2.3 结构形态

在对挖掘装载机机臂的结构形态分析中，我们可以参照图1进行分析。①挖掘装载机机臂的主体结构的组成方法由两个部位组成，一个是两侧主腹板，另一个是下端翼缘板，在机臂两侧主腹板外侧加强腹板和底部的加强板组成[2]。②构件的d-e部分主要是箱型结构，在这个部分的组成中主要是主腹板和翼缘板组成。③机臂的三个受力点是a、b、c这三个部位的铰接孔，最后要关注的是c点的细长部分。

2.4 在结构和构造中分析构件故障原因

在结构中分析开裂的原因[3]。其主要的原因有：①在d-e段，由于是箱体结构，在抗震作用力中稳定性较好，在这一部分出现开裂的可能性不高，可以忽略对它的加工考虑。②在a、b、c三端处是受力点，特别是c处是悬臂而且开口还长，也不是箱体结构，这样的地方扭性力不强，最容易在翼板和焊接处出现开裂现象。

在挖掘装载机机臂的工作状态中载荷分布情况进行开裂原因分析：挖臂变回转的推拉力通过挖臂铰接处中轴及挖臂两侧腹板将力传递至挖臂上，铰接孔处受力较集中，易出现开裂情况。挖臂铰点孔通过销轴与回转体进行铰接固定，通过回转缸的推拉力作用，实现挖掘工作装置的左右回转作业，特别是在快速、突然进行回转操作时，挖臂除了受到常力作用外，还承受较大的突变作用，极易产生较大变形，从而产生开裂失效现象。

还有一个造成开裂的因素就是焊接技术的问题，在对连接处焊接过程中，一定要按照标准来进行。在焊接过程中要用综合的方法考虑因素，以及缝隙对承受力的影响。在挖掘装载机机臂构件中，其实就是受力和承受力的问题，只要了解了工作原理，就能根据原理解决开裂问题，并且找出开裂的原因。

3 挖掘装载机机臂优化方法

3.1 对挖掘装载机机臂下端进行优化

机臂的下端是箱体结构，但是比较细长，在中间段没有加强的结构形式，因此在这个部位的一些关键点要加肋板。在肋板的加装过程中，要注意对机臂整体重量的控制，要满足基本管路通过的流畅性，因此在肋板的加装中，可以采用少量开孔的方法，减轻重量。在对肋板均匀加装中，达到对箱体下端结构的稳定性形成帮助，使在作用力中更加受力。

3.2 对机臂b端点进行结构优化

在这三个部位中，是主要的受力点，它们受到的是在挖掘装载机工作中来自各个方面的作用力，这样就形成了在这三个部分受力的复杂多变情况。根据对力学的分析，对b端的结构形态总结以后得出，对该处加强翼缘板，在开当两侧连接形成一体的形式。对这样的处理以后，在抗扭作用力的过程中得到大大加强，使机臂能够更好地完成挖掘任务。

3.3 对机臂a、c端进行优化

在对这两端进行优化过程中，要保证斗杆和挖臂在工作中的受力，这个力主要来自机臂的提升和下降，还有就是旋转时的作用力，由于结构的要求，不能进行加固翼板的形式来进行，主要采用加腹板的方式来解决问题，如图3进行加装就行。

3.4 焊接

在焊接中要按照一定的科学方法来进行，在焊接中要保证好质量，因为在焊接处，也是比较脆弱的地方[4]。在焊接中，要遵循一定的焊接程序，这样的程序在焊接中往往是被忽略的，但是在机臂焊接中却是最重要的，因此要特别注意。

4 结语

对挖掘装载机机臂开裂的原因进行分析以后得出，在这些原因中，机臂构造的问题，我们可以采用加固的方法来解决。对于是人为的因素，只有不断提高挖掘技术来解决，在这个过程中，我们要不断创新挖掘技术，使之更好地在工作过程中防止机臂开裂的问题。

【参考文献】

【1】李柏松，李志永，李继铭，等.大型挖掘机结构件厚板层状开裂原因分析及对策[J].工程机械，2017，48（11）：52-57+7.

【2】曲芳，沈斌，赵丽坤.基于EDEM的井下挖掘装载一体机主车体设计研究[J].工业仪表与自动化装置，2016（04）：13-17.

【3】曹宇.新型正铲挖掘装载机构的构型和设计方法[D].秦皇岛：燕山大学，2014.

【4】吕晓敏，宋明朗，张少华.挖掘装载机箱形伸缩臂的结构改进[J].工程机械与维修，2012（04）：144-145.