張鵬 劉文順

摘 ?要：超大型挖掘機主要用于工況比較惡劣的礦山，如內(nèi)陸大型煤礦、銅礦等，根據(jù)超大型挖掘機的環(huán)境和工況，就可以對支重輪進行針對性的分析研究，同時也要對支重輪的損壞形式進行分析，在支重輪結構和材料熱處理等方面進行改進，再進行相應的設計。

關鍵詞：超大型挖掘機;支重輪;設計改進

超大型挖掘機支重輪主要由外殼輪、軸、管和支架組成，最初的設計如果沒有充分考慮超大型挖掘機整機質(zhì)量對支重輪的負載，將會導致支重輪輪軸和踏面磨損嚴重，引起整機行走故障，無法工作，給生產(chǎn)效率帶來較大的負面影響。

1超大型挖掘機支重輪磨損機理

超大型挖掘機常用于工作條件惡劣、工作條件困難的礦山，如表面積大的煤礦、銅礦等。其次，超大型挖掘機支重輪不僅在整體上完成了機器的承載功能，而且在工作過程中也保持了較高的轉動頻率，當超大型挖掘機移動和傾斜時，側向推力會加大，容易造成支重輪內(nèi)部磨損。支重輪內(nèi)部磨損會加速襯套、密封件和軸的磨損。本文以特定的超大型挖掘機和支重輪500c 類作為分析示例，因為在通常情況下，支重輪的內(nèi)部在機械運行 1500 小時后會出現(xiàn)不同程度的磨損，而這尤其體現(xiàn)在側襯套邊緣和軸座的磨損上。

2超大型挖掘機支重輪失效的形式分析

（1） 在支重輪平面測量的直徑（標稱 200mm，工廠為主機確定，取決于型號）。表 1 顯示了五個損壞支重輪的測量結果。根據(jù)測量數(shù)據(jù)，顯示出缺陷平面支重輪軸套法蘭截面變薄，直徑減小。（2） 輪徑方向軌道高度測量結果：左右支撐各5點5誤差測量，而路面一側的平均高度為 7.2 毫米。（3）寬邊檢查：寬圓周1/3破損，部分塊體破損，其余面完好，無裂紋、剝落或斷裂，但鋼輪附近嚴重變形，局部損壞，輪體斷裂。

3超大型挖掘機故障支重輪檢測

3.1超大型挖掘機故障支重輪的相關尺寸檢測

測量損壞的支重輪軸套法蘭截面的厚度（標稱尺寸 8 ± 1 mm）。表1顯示了測量結果。

由表2可知，支重輪軸座端面到銷孔距離相對于標準值有偏差，以上測試數(shù)據(jù)表明，缺陷支重輪的內(nèi)部開始磨損，此時所用材料磨屑均溶解在潤滑劑中。

3.2超大型挖掘機故障支重輪失效部位理化檢測

對損壞的座和支重輪軸管進行硬、粗測試。結果如下：軸座要求的橫截面粗糙度為3.2，實測值為3.16（實際檢查了未使用的零件橫截面磨損），符合項目要求，其次軸座外殼剛度為176HB，其滿足170HB的設計要求，而襯套部分的最終表面粗糙度應為1.6，實際尺寸為1.48（未使用的部分因最終表面磨損而實際測試），其符合設計要求，此外基質(zhì)硬度為210～270HB，實測為226HB，符合設計要求。另外軸座材料要求是SCMn2B，經(jīng)光譜分析，該化合物的含量（C含量為0.326%，C含量為0.461%，Mn含量為1.243%，P含量為003%，含量為002%），符合其標準。

4超大型挖掘機故障支重輪失效原因分析

關于支重輪材料測量缺陷、硬度和固化深度，以及滿足設計要求的其他參數(shù)進行了進一步分析表明：（1） 鍛造后蓋體的第一次熱處理標準化，模具硬度和帶材表面有效載荷降低，但其蓋體殘余強度不足。 （2）軌道表面周圍的材料受到均勻的有效載荷。即單位時間內(nèi)的打擊次數(shù)大，故有效力大。其次，雖然轉向架的剛性較高，但它們也會在瞬態(tài)受到強制變形。（3）如果用剎車錘驅動機器，會使得沖擊力頻繁發(fā)生，且由于其長時間與鏈車輪面相匹配，就會使輪面容易變形、開裂、掉落，甚至在嚴重的情況下，支重輪胎體會開裂。（4）損壞的支重輪在內(nèi)側，胎體外側適合采用較硬的材料（胎體外側有棱邊），因為其具有很強的抗干擾作用，另外支重輪胎體具有低固體含量和低耐腐蝕性，故較小的直徑，接近輪的尺寸，可允許可變形導鏈的短端更好地連接到輪罩胎面的切割表面，而且在這些彎曲處，由于短邊很短，所以這會導致塊體生長和斷裂。（5）與輪罩接觸并損壞輪罩的零件是皮帶鏈中的環(huán)節(jié)。這是因為，胎面的表面硬度通常為 52 至 58 HRC。而由于鏈節(jié)數(shù)大于支重輪數(shù)，就使得支重輪路徑的剛度幾乎相同，所以由于支重輪受很多鏈節(jié)的影響，支重輪型槽面的硬度會使支重輪型剛度略高于斜面（增加了蓋面的剛度敏感性身體）。最后根據(jù)以上分析，支重輪型滾道故障的主要原因是機器總重量大，輪體超載，因此在支重輪超載的情況下，就會出現(xiàn)異常磨損。

5超大型挖掘機支重輪的設計改進

5.1超大型挖掘機支重輪的輪體的改進

調(diào)整前，支重輪型輪體由左右半體焊接而成，如圖。 1a由于支重輪經(jīng)常受到載荷變化，中間焊縫很容易產(chǎn)生應力集中導致開裂，故考慮到焊接焊縫缺陷的隱患，決定對支重輪體結構進行整體式結構設計。

蓋體的整體設計減少了輪體損壞的機會，這大大提高了可靠性，同時也縮短了焊接過程，并使其更經(jīng)濟。因此，決定用一件式代替焊接形式，由于整體連接可以通過鑄造或鍛造進行，鑄造輪體需要進行模具設計，將會增加制造成本，鍛造輪體不需要開模，材料致密性也優(yōu)于鑄造。因此，決定采用一體式鍛造輪體方案，如圖 1b 所示。

5.2超大型挖掘機支重輪的輪軸的改進

最初，支重輪遵循中小型挖掘機支重輪輪的制造工藝，采用棒材加工制造。因為中小型挖掘機軸支重輪直徑小，可用棒材制作，且滿足性能要求。超大型挖掘機用于需要高軸向可靠性的極端操作條件，其主軸直徑為280-300mm，但棒材的力學性能不能滿足嚴格的要求。所以最終決定使用 42CrMo 鋼來制造真空，并對其進行加工并制成輪體，此時鍛造后，主軸設計經(jīng)過調(diào)整，非?？煽俊?/p>

6結語

本文首先對超大型挖掘機支重輪磨損機理進行了分析，然后對超大型挖掘機支重輪失效的形式進行了分析，接著從相關尺寸檢測以及失效部位理化檢測等方面對超大型挖掘機故障支重輪檢測進行了分析，再然后對超大型挖掘機故障支重輪失效原因進行了分析，最后從輪體的改進以及輪軸的改進等方面提出了超大型挖掘機支重輪的設計改進措施。在上述實施之后，這意味著要改進 支重輪安裝機器并將其推向市場。而且據(jù)市場介紹，返修后支重輪型輪殼的變形和增長減少了90%，同時沒有裂紋或裂紋，其輪罩的使用壽命變?yōu)?500小時以上，可滿足用戶需求。

參考文獻

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