液压挖掘机连杆开裂原因及改进方法研究

液压挖掘机连杆开裂原因及改进方法研究

吴林

徐州巴特工程机械股份有限公司 221000

摘要：以案例角度出发，探讨某35吨级液压挖掘机连杆开裂问题，分析其开裂原因并提出相关改进措施，旨在对连杆结构优化从而提升液压挖掘机整体性能。

关键词：液压挖掘机；连杆开裂；原因；改进

引言：液压挖掘机在工程、运输及采矿等领域有着至关重要的作用，是一种现代化的机械设备。在实际施工中，它不仅工作效率高、质量有保障，而且还能降低施工人员的作业负担，总体来讲其功能强大、应用范围较广，是项目建设的好帮手。为确保液压挖掘机在日后生产建设中的持续性、长久性，有必要对设备的连杆开裂问题展开研究。

1. 液压挖掘机连杆开裂概述

某台35吨级液压挖掘机在施工期间发生故障致使停工，经观测确定是连杆开裂。连杆既作为设备的主要着力点，也是铲斗及斗缸之间的连结体，因此无论是卸料或是挖掘，铲斗、斗缸和土料均会使连杆受到一定的荷重，当压力过大超出连杆荷重范围时，即产生开裂现象。活塞杆和铲斗分别连结上、下两个销套，两边弯板（q370钢）厚度规格为25毫米，中心筋板（q370钢）厚度规格为18毫米，和上下两个销套熔接。通过观察发现，本设备的连杆开裂区域常见于弯筋板和销套的熔接缝隙，有必要分析其形成原因，从而提升设备工作效率，开裂区域如图所示^[1]。

2. 液压挖掘机连杆开裂原因解析

1. 切剖解析

使用气割法切剖开裂连杆，仔细观察熔接缝隙周边情况，发现其中存在不同程度的熔接缺陷，结合以往经验分析开裂的主要原因，应该是熔接质量不过关造成的。进一步分析连杆开裂区域的截面，认为弯筋板和上下销套对口间隔距离已经超出相关工艺标准，实际间隔已经大于8毫米，而标准对口间隔要求不超过3毫米。由于对口间隔严重超标，施工人员在熔接过程中只能使用熔接缝进行弥补，但是熔接操作受内部空间影响，熔接作业不易进行，因此致使熔接缝的强度不符合质量标准，出现熔接缺陷造成连杆开裂。

2. 熔接质量解析

初步预估是熔接缺陷影响质量，接下来是对质量因素进行全面考量，包括熔接施工的参与者、施工设备、所用材料、所处环境以及熔接技术。

1.施工参与者：包括未按照设计标准熔接缝隙导致尺寸误差、熔接工艺水平低以及人员专业能力问题。

2.施工设备：包括熔接设备、弯板成型机、对口工装质量问题。

3.施工材料：熔丝及相关材料质量不过关，材料熔接性能不强，判定所用熔接技术不正确。除此之外，熔接材料和材料尺寸也存在一定问题。

4.施工环境：熔接保温措施不当或未进行保温；施工环境温度不符要求；熔接施工时，设备连杆被磕碰导致开裂。

5.施工技术：发现坡口表层有杂质，灭弧后的坑位仍有残留空间，以及熔接操作不符合相关参数标准等，判定所用熔接技术不对。除此之外，包括对口间隔、熔接施工以及间层温度低也是影响连杆开裂的重要原因。

3. 对液压挖掘机连杆开裂的改进措施

1. 改进操作流程

上述已经指出，弯筋板和上下销套之间对口间隔距离严重超标，基于此，有必要将原来的操作流程进行整改。

原流程如下：（1）材料下放（2）坡口加工（3）折弯加工（4）成型加工（5）对口组合（6）熔接操作（7）设备加工（8）质量检测。

现改为：（1）材料下放（2）折弯加工（3）成型加工（4）模型修整（5）坡口加工（6）对口组合（7）对口间隔检测（8）熔接操作（9）超声波无损检测（10）设备加工（11）质量检测^[2]。

新操作流程中，增添了熔接超声波无损检测和对口间隔距离质量检测，同时将坡口加工工序挪到折弯与成型加工以后。新操作流程的优势特征目前来看有以下几点：

1. 通过对口间隔距离的质量检测，保证间隔距离在3毫米以内，若距离与本次设计方案不符，则及时重新调整，防止对口间距过大。

2．熔接操作后增添超声波无损检测工序，便于发现熔接质量缺口。

3.为防止成型折弯加工有变化，或是材料下放时尺寸有误差从而致使对口间隔距离再次加大，对材料下放时加强对修模余量的控制，同时记录折弯加工的实时尺寸，再依照设计图纸上所要求的标准尺寸对折弯尺寸进行调整加工，以确保修模质量。

4.注意折弯加工期间容易产生的位置错换现象，在加工的同时增添折弯加工专属模型，防止各对口间隔分布不均。

5.加强对施工人员专业能力的重视，特别是超声波无损检测和坡口机械设备加工这两道工序的从业者，要求必须具备相关技能资质认证以及两到三年以上的从业经验。健全熔接缝隙施工制度，要求熔接人员按照具体要求做好熔缝质量控制。

2. 设计方案优化

更新操作流程，使挖掘机连杆开裂问题逐渐好转，但是过后发现如此流程所耗成本较多，因此为降低成本，有必要从连杆的设计角度出发进一步展开探讨。

在对挖掘机连杆结构进行全面分析后，将折弯板部分取缔，并将原杆设计结构更新为U字型结构，使用角接技术并严格按照技术标准执行坡口加工、熔接角接以及材料下放，改善了旧设计结构所产生的不良影响。图为优化连杆设计结构的部分示意图

^[3]。

最后对新旧连杆结构的强度进行比较分析，使用有限元系统检测旧连杆强度为159.2MPA,新连杆结构强度160.4MPA，二者应力值允许误差不超过3PMA,因此新连杆结构强度符合作业标准。

3. 效果评价

对改进后的U字型连杆结构进行总体评价，其具有以下优点：

1.与旧结构相比，新连杆结构简易，材料下放操作的便捷性和作业成效得

以体现。

2.熔接操作流程相较过去也减去了冗余部分，技术工艺的复杂程度有所降低，使开裂的隐患和风险大大减少。

3.由于取缔了折弯板，成型折弯加工流程及其所需模型成本不必投入，从而达到了减少成本的目的。

4.U字型结构连杆的总体强度符合设备施工标准，与此同时多余部件的去除使挖掘机整体重量减少了大约20公斤，使液压挖掘机更加具有灵活性，便于操作人员的施工控制，同时也降低了成本的投用。总体来讲，U型结构的连杆更具有经济性与实用性。

结束语：

综上所述，对某台35吨级液压挖掘机的连杆裂开现象进行详细探讨，分析了开裂的原因、操作流程的改进以及该方案的最终优化，从而在解决连杆开裂问题的同时优化了连杆结构，实现了对工艺质量及成本的有效控制。

参考文献：

[1]徐弓岳. 大型正铲液压挖掘机工作装置的多目标优化设计方法研究[D].燕山大学,2019.

[2]冯豪. 计及油缸特性的挖掘机工作装置柔性体动力学与强度研究[D].华南理工大学,2018.

[3]刘宝. 正铲液压挖掘机工作装置动力学及动态强度分析[D].天津工业大学,2018.