地下鏟運(yùn)機(jī)大臂焊接工裝設(shè)計(jì)

郭 兵 傅 挺

(山東金嶺礦業(yè)股份有限公司)

地下鏟運(yùn)機(jī)大臂焊接工裝設(shè)計(jì)

郭 兵 傅 挺

(山東金嶺礦業(yè)股份有限公司)

大臂是地下鏟運(yùn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)的主要部件之一，連接著鏟斗和前機(jī)架，同時(shí)與翻斗油缸和連桿機(jī)構(gòu)鉸接。工作時(shí)需要承受多種巨大交變載荷，對(duì)制造加工精度提出了較高要求。為了保證焊縫質(zhì)量和控制焊接變形，針對(duì)地下鏟運(yùn)機(jī)大臂組件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)和實(shí)際加工情況，設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易的焊接工裝，不僅保證了焊接質(zhì)量，降低了成本，而且在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用效果良好。

地下鏟運(yùn)機(jī) 工作機(jī)構(gòu) 大臂 焊接工裝

地下電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要用于礦山井下鏟裝、運(yùn)輸爆破后的松散物料，也可用于鐵路、公路以及水利等隧道工程，特別適合于工作條件惡劣，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)狹窄、低矮以及泥濘的作業(yè)面。隨著這幾年采礦技術(shù)的不斷進(jìn)步，大型地下礦山采掘向無軌化、大型化和自動(dòng)化方向發(fā)展。地下鏟運(yùn)機(jī)主要由工作機(jī)構(gòu)、前車架、后車架、驅(qū)動(dòng)裝置等部件組成，體積大，質(zhì)量重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊縫較多，對(duì)加工精度要求比較嚴(yán)格。為了保證最終裝配精度和焊接質(zhì)量，各部件在專用焊接工裝上焊接。因此，在滿足質(zhì)量要求的情況下，采用一些簡(jiǎn)易工裝是提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，降低成本的有效途徑。

1 工作機(jī)構(gòu)

WJD-2型地下鏟運(yùn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)為正轉(zhuǎn)六桿機(jī)構(gòu)，由鏟斗、大臂、連桿、搖臂、翻斗油缸和前機(jī)架組成，見圖1。其中大臂主要起著骨架作用，無論地下鏟運(yùn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)是鏟入、舉升，還是卸料和運(yùn)輸，都承受非常復(fù)雜的載荷，尤其是承受著來自鏟斗、搖臂、舉升油缸和前機(jī)架的共同作用。因此，大臂的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布與工作機(jī)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度乃至整機(jī)性能密切相關(guān)。

圖1 WJD-2型地下鏟運(yùn)機(jī)工作機(jī)構(gòu)

2 大臂結(jié)構(gòu)

大臂主要由主梁和橫梁兩大部分組成。主梁包括頂板、左側(cè)板和右側(cè)板，橫梁主要包括小臂和鋼管，主要材料為Q345A碳素結(jié)構(gòu)鋼和抗扭剛度較大的管材，都具有良好的焊接性能。地下鏟運(yùn)機(jī)大臂的主要組成部分見圖2。

圖2 大臂結(jié)構(gòu)

大臂作為工作機(jī)構(gòu)中的主要承載件，體積較大，質(zhì)量重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；各組成零件有尺寸要求，并且有多個(gè)軸孔，孔間距尺寸要求嚴(yán)格，孔之間有同心度要求；焊縫分布不均勻，且尺寸較長(zhǎng)，同時(shí)焊接后存在較大的焊接應(yīng)力，容易出現(xiàn)大的變形。因此，為了保證其焊接質(zhì)量和最終裝配精度，必須設(shè)計(jì)一套簡(jiǎn)單合理的焊接工裝。

3 大臂焊接工裝設(shè)計(jì)

根據(jù)大臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和焊接質(zhì)量要求，組焊主要滿足以下幾點(diǎn)：

(1)焊件上有很多軸孔，保證孔間距尺寸要求。

(2)保證主梁和橫梁的位置要求和垂直度。

(3)保證主梁各板之間的尺寸要求，以及左側(cè)板和右側(cè)板的對(duì)稱度。

(4)保證主梁內(nèi)左右銷座的同軸度，以及與兩側(cè)板的垂直度。

(5)保證主梁內(nèi)軸套與兩側(cè)板的垂直度，以及與頂板的位置要求。

(6)保證橫梁中搖臂固定板與鋼管的位置要求和垂直度。

(7)保證橫梁中小臂和鋼管的位置要求和垂直度。

設(shè)計(jì)的大臂焊接工裝的結(jié)構(gòu)主要由左壓板、鎖緊螺母、墊圈、工藝軸、隔套、錐形套、右壓板組成，見圖3。

圖3 大臂焊接工裝

根據(jù)大臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將焊接過程分解，先將部分零件下料組裝，組焊成組合件，最后由若干零件及組合件組焊成焊接總成。用左右壓板把大臂整體壓緊，安裝工藝軸a，并擰緊螺母使其鎖緊；安裝削邊芯軸，使搖臂固定板和鋼管成為一體；裝夾工藝軸b時(shí)，配上限位隔套a、b、c，同時(shí)擰緊螺母，用錐形套將其夾緊。焊接工裝裝夾完畢后，對(duì)大臂焊接總成進(jìn)行最終組焊。焊后必須對(duì)大臂進(jìn)行必要退火處理，消除約束應(yīng)力和殘余應(yīng)力，減小焊后變形。該焊接工裝具有以下特點(diǎn)：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，易組裝，易拆卸和易操作。

(2)使工件處于最佳的施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降低，焊接速度得以提高。

(3)在保證組裝精度和焊接要求的同時(shí)，減少了焊接過程中焊接件的變位操作，降低了生產(chǎn)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)安全。

4 結(jié) 論

目前，該大臂焊接工裝已經(jīng)投入生產(chǎn)使用，保證了焊接質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了成本，滿足了各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)要求，得到了職工們的好評(píng)，具有廣闊的推廣前景。

2014-08-25)

郭 兵(1981—)，男，工程師，255081 山東省淄博市張店區(qū)中埠鎮(zhèn)。