装载机动臂横梁结构优化设计

周海岗，孙永伟，赵 堑

(山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272073)

装载机工作效率高，整机所受负荷频繁，尤其是工作装置，是整车的作业工具，承载了作业时铲掘、运料、举料等的所有载荷，工况恶劣，损坏故障频率较高。为保证工作装置使用强度，动臂设计的板材较厚，安全富余量较高，因此母材强度没有问题，故障往往出现在焊缝处，焊缝开裂造成动臂损坏[1]。目前动臂横梁一般设计成箱体焊合结构，虽强度高，但存在重量大，焊缝长，端部应力集中严重等问题[2]，而其受工作装置挖掘力、偏载扭转力等复合载荷[3]，承受载荷较大，故障率较高。

1 结构特点

装载机工作装置主要由动臂、摇臂、连杆及铲斗组件组成，铲斗通过左右2 个销轴与动臂板连接，中间通过连杆、摇臂与动臂横梁连接。当受到作业载荷时，横梁会受到动臂板、摇臂传递的载荷，受力较大，因此结构上必须保证足够的强度。

目前臂横梁结构是矩形截面横梁，结构如图1 所示。矩形截面横梁结构是由2 个上下U 形板对焊而成[4]；中间增加多个筋板作为支撑，整体长度尺寸大、焊件多、焊缝长，工艺复杂。而且目前为保证动臂及横梁结构的使用强度，其设计截面尺寸都比较大，不仅重量增大、影响司机视野，另外横梁的增大还造成动臂焊接处的截面偏大。

图1 动臂横梁结构示意图

整体横梁结构本身强度足以满足装载机的工况使用，故障问题往往出现在横梁各焊接件间的焊缝位置，受焊接技术、焊接条件、焊接环境、焊接质量等多因素不确定影响。……