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超大型挖掘機支重輪的結構改進方案

2018-04-18

李乃柱　丁躍進　渠立紅　金魚
（徐工集團挖掘機械事業(yè)部）

　　某超大型挖掘機自身質量400t，斗容量21~25m³，其與礦用卡車配合，主要用于在大型礦山開采礦石。該種機型使用工況極其惡劣，對底盤的可靠性要求較高，尤其對引導輪、支重輪、托鏈輪、驅動輪及履帶的耐久性要求很高。其中支重輪主要起支撐整機質量和行走的作用。在整機行走過程中，支重輪承受巨大的交變沖擊力；在破碎作業(yè)時，承受更大的沖擊力。

　　1.存在問題

　　該超大型挖掘機支重輪主要由輪體、輪軸、軸套和支座等組成。由于初始設計時沒有充分考慮到使用工況的惡劣，以及該機自身巨大質量可能產生的振動和沖擊，其輪體及輪軸強度達不到使用要求，有些挖掘機出現(xiàn)輪體斷裂、輪軸過度磨損問題，我們借鑒國內外支重輪設計經驗，決定對其進行改進。

　　2.改進方法
　　（1）輪體的改進
　　改進前后支重輪輪體毛坯對比如圖1所示。改進前支重輪輪體毛坯采用左、右半輪體焊接而成，如圖1a所示。由于支重輪受到巨大的交變沖擊載荷，如果焊縫質量控制不到位，存在輪體從中間焊縫開裂問題，可造成輪體斷裂。針對輪體存在焊縫開裂隱患，我們決定對支重輪輪體進行改進。

　　采用整體結構輪體可減少從中間斷裂的概率，大大提高其可靠性，還可以減少焊接工序，經濟性更好。為此，我們決定將焊接式輪體改為整體式輪體，整體式輪體可以采用鑄造成型，也可以采用鍛造成型。鑄造輪體需要開發(fā)模具，會增加制造成本。鍛造輪體不用制造模具，且組織更加致密，使用壽命更長，比鑄造性能好。為此，我們決定用AISI4340鋼，采用鍛造方法制成輪體毛坯，如圖1b所示。
　?。?）輪軸的改進
　　原支重輪沿用中小型挖掘機支重輪輪軸的制作方法，采用棒料加工而成。中小型挖掘機的支重輪輪軸直徑較細，由棒料加工即可滿足性能要求。
　　超大型挖掘機使用工況惡劣，對輪軸的可靠性能要求更高，且輪軸直徑達280～300mm，棒料機械性能不能滿足強度要求。為此，我們決定采用材質為42CrMo鋼鍛造出毛坯，再進行機加工制成輪軸。鍛造成型后的輪軸組織更加致密，耐磨性、可靠性更高。改進后的輪軸如圖2所示。

　　對超大型挖掘機支重輪改進后，從實驗效果看，極大地提高了支重輪的可靠性。

本文來自《工程機械與維修》2017第7期