專利名稱：一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)。
背景技術(shù)：
在礦山機(jī)械領(lǐng)域中，挖掘機(jī)扮演了很重要的角色，其為礦山中的施工作業(yè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。而挖掘機(jī)在使用過程中，其結(jié)構(gòu)部件必然要承受不同程度和不同工況的交變載荷，極易產(chǎn)生微觀的裂紋并進(jìn)一步產(chǎn)生宏觀的裂紋，最終對(duì)挖掘機(jī)造成破壞。同時(shí)由于挖掘機(jī)屬于多自由度系統(tǒng)，作業(yè)范圍廣、工作頻次高、工作強(qiáng)度大、工況復(fù)雜等而造成破壞的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，發(fā)生破壞的常見原因有以下幾種。(I)斗桿，由于斗桿是箱型梁結(jié)構(gòu)，所以在實(shí)際焊接斗桿的過程中存在多道焊縫對(duì)接的情況，此處應(yīng)力相對(duì)集中，受力情況比較復(fù)雜，所以在與動(dòng)臂連接的銷軸附近容易發(fā)生焊縫和結(jié)構(gòu)開裂；(2)動(dòng)臂，分析動(dòng)臂的結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)，動(dòng)臂主要是承受拉壓交變載荷，在動(dòng)臂油缸附近載荷集中現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，導(dǎo)致下翼緣板的對(duì)接焊縫開裂，最終引起腹板開裂；(3)轉(zhuǎn)臺(tái)，由于轉(zhuǎn)臺(tái)承受上車及工作裝置的所有載荷，在實(shí)際工作中要承受交變載荷，結(jié)構(gòu)及焊縫開裂的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生；(4)焊接質(zhì)量是影響其結(jié)構(gòu)件裂紋的主要原因，直接決定最終產(chǎn)品的質(zhì)量，焊縫及焊縫附近結(jié)構(gòu)是承載的薄弱環(huán)節(jié)，因此當(dāng)承受交變載荷，或焊接工藝不合理，可能會(huì)產(chǎn)生各種缺陷，這些缺陷將造成嚴(yán)重的應(yīng)力集中現(xiàn)象，會(huì)大大的降低其疲勞強(qiáng)度，焊接缺陷主要表現(xiàn)在未焊透、焊接裂紋、焊瘤、氣孔、咬邊、夾渣等。挖掘機(jī)動(dòng)臂結(jié)構(gòu)在加工過程中常采用墊板來處理，但墊板處容易存在焊根未焊透的焊接缺陷，這是引起疲勞破壞的危險(xiǎn)因素。裂紋是影響鋼結(jié)構(gòu)件質(zhì)量的主要原因之一，在現(xiàn)場實(shí)地調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件的焊縫存在問題，有一些甚至能看到細(xì)小的裂紋，裂紋容易引起應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)承受交變和沖擊載荷影響較大，是焊縫中較危險(xiǎn)的缺陷。在實(shí)際焊接過程中，焊接的電流過強(qiáng)、焊條質(zhì)量較差以及焊接操作姿勢不當(dāng)?shù)榷既菀滓鸷噶鋈毕?，焊瘤缺陷改變了焊縫的尺寸，會(huì)引起局部的應(yīng)力集中。在施工作業(yè)中，挖掘機(jī)的鏟斗具有重要的作用。挖掘機(jī)鏟齒材料一般采用ZGMnl3，安裝在斗輪式挖掘機(jī)鏟斗的前端，與物料的直接接觸極易造成鏟齒的磨損，是挖掘機(jī)設(shè)備的主要消耗零件。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常遇到高錳鋼磨損件的補(bǔ)焊、高錳鋼構(gòu)件的焊接以及高錳鋼與結(jié)構(gòu)鋼、耐磨鋼的焊接等問題。我國大型礦山用液壓挖掘機(jī)的發(fā)展雖然取得了一些成績，但與世界先進(jìn)水平相比還有較大的差距，其中主要問題是液壓系統(tǒng)的控制性能、節(jié)能性能和可靠性能差。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和性能優(yōu)化，以延長其使用壽命，增強(qiáng)其耐用性，并具有節(jié)能效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案:一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，車體通過轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)能夠回轉(zhuǎn)地設(shè)在行走體上，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)包括立板和底板，挖掘機(jī)還包括與上述車體連接并可相對(duì)于車體轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)臂、與上述動(dòng)臂連接并可相對(duì)于動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)的斗桿、與上述斗桿連接并可相對(duì)于斗桿轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗、用于驅(qū)動(dòng)上述動(dòng)臂的動(dòng)臂用液壓缸、用于驅(qū)動(dòng)上述斗桿的斗桿用液壓缸以及用于驅(qū)動(dòng)上述鏟斗的鏟斗用液壓缸，上述動(dòng)臂可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在上述車體的動(dòng)臂支撐軸上，所述動(dòng)臂上，用于承受彎曲應(yīng)力的下蓋板分成三塊板，該三塊板的厚度均為9-llmm ;轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)中取消立板開孔，將立板的厚度設(shè)為18-22mm，同時(shí)在底板處安裝栓，將底板的厚度設(shè)為23-25mm;底盤結(jié)構(gòu)中，回轉(zhuǎn)座圈與底盤上蓋板焊接，箱型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有筋板支撐，上述筋板為圓筒板，其他筋板放射性的與履帶架連接，同時(shí)將回轉(zhuǎn)座圈向車架里面延伸，使其與上蓋板焊接，下方再對(duì)接焊接一個(gè)薄圓筒板。在動(dòng)臂和斗桿上各安裝一組再生閥。鏟斗中斗前體與斗唇的焊接工藝方法為:(I)焊前準(zhǔn)備:先把磨損的斗唇從鏟斗切掉，并把連接斗唇面處的鐵銹磨去，然后開坡口，用碳弧氣刨在斗唇焊接處開出單K型坡口，打磨干凈；(2)焊接:①將烘干器調(diào)至350°C，然后把焊條放入其中保溫1.5h，在堆焊過程中焊速要小，其電流應(yīng)偏大，切保5% -6%熔合區(qū)的含鎳量；②焊接方法選擇藥芯焊絲CO:氣體保護(hù)焊，焊接設(shè)備為熔化極氣體保護(hù)焊焊機(jī)；③焊縫焊接規(guī)范參數(shù)為:焊接位置，立向上焊，a)打底焊 J150A-180A, U = 22V-26V，氣體流量:101/min_151/min ；b)填充焊:I = 220A-260A, U = 25V-30V，氣體流量:101/min-151/min ；斗前體內(nèi)部鋪耐磨板:I220A-280A，U= 25V-30V，氣體流量:lOl/min-151/min ；焊接位置:立焊、橫焊、平角O焊等位置；④焊接線能量控制在22kJ/cm以下；⑤采用多層多道焊，焊接層間溫度控制在100°C -150°C ；⑥除打底層和蓋面層，其余焊道焊后用手錘錘擊，采用分段退焊法降低焊接殘余應(yīng)力；⑦焊接時(shí)應(yīng)加弓丨弧板、收弧板；⑧把斗唇裝配好，用Φ3.2mm的焊條兩側(cè)對(duì)稱定位焊，焊后要及時(shí)水冷處理來錘擊，焊縫不超30mm長，⑨用Φ3.2mm的D266焊條打底焊，在停焊時(shí)應(yīng)及時(shí)水冷處理，以切保間層溫度在50°C以下，焊接時(shí)采用直流反極性，焊接過程中用斷續(xù)、短段、小電流焊的方法；⑩填充焊為一根焊條分3-4次焊完的斷續(xù)焊，采用Φ4πιπι的焊條，焊接電流為250Α,在停焊時(shí)要及時(shí)水冷，使焊縫低50°C，防止碳化物析出，要錘擊工件消除應(yīng)力的集中，為保證焊接的對(duì)稱性，在焊完兩層，則左右焊縫輪換焊接，使焊腳達(dá)到16_。本發(fā)明的有益效果:改進(jìn)后的動(dòng)臂，在其下蓋板3號(hào)板處的應(yīng)力明顯下降，數(shù)值為65MPa左右，降幅約40%，方案易于實(shí)現(xiàn)；改進(jìn)后的立板，其承載能力明顯提高，并且制造工藝簡單，容易實(shí)現(xiàn)；改進(jìn)后的底盤結(jié)構(gòu)使得彎矩與載荷將由回轉(zhuǎn)座圈結(jié)構(gòu)承擔(dān)和傳遞，回轉(zhuǎn)座圈與上蓋板的焊縫應(yīng)力有效改善，同時(shí)有效避免回轉(zhuǎn)座圈、上蓋板和圓筒板的焊縫集中，相對(duì)于改進(jìn)前，改進(jìn)后的底盤應(yīng)力下降了 10%左右。本發(fā)明通過安裝有兩組再生閥，一組用于動(dòng)臂下降時(shí)的能量再生，一組用于斗桿收回時(shí)的能量再生，使動(dòng)臂和斗桿下降時(shí)，由于自重會(huì)使動(dòng)臂加速，使回油腔快速回油，產(chǎn)生能量沖擊，這部分能量被挖掘機(jī)本身的系統(tǒng)吸收并引入到別的工作機(jī)構(gòu)中，從而減少了泵的功率輸出，起到節(jié)能的作用。采用本發(fā)明提供的鏟斗中斗前體與斗唇的焊接工藝方法，使得效率高、成本低、具有良好的焊接質(zhì)量和較好的實(shí)用價(jià)值，克服了其不易焊接及焊接質(zhì)量較差的問題。
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為原有立板結(jié)構(gòu)；圖3為改進(jìn)后回轉(zhuǎn)座圈處結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖4為再生閥的工作原理示意圖。1-挖掘機(jī)；2_車體；3_動(dòng)臂；4_斗桿；5_鏟斗；6_行走體；7_動(dòng)臂支撐軸；8_鏟斗用液壓缸；9_斗桿用液壓缸；10_動(dòng)臂用液壓缸；11_回轉(zhuǎn)座圈；12_上蓋板；13_下蓋板；14-薄圓筒板；15_焊縫；24_主泵；25_換向閥；26_油箱；27再生閥；28_背壓閥。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，車體2通過轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)能夠回轉(zhuǎn)地設(shè)在行走體6上，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)包括立板和底板，挖掘機(jī)還包括與上述車體2連接并可相對(duì)于車體2轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)臂3、與上述動(dòng)臂3連接并可相對(duì)于動(dòng)臂3轉(zhuǎn)動(dòng)的斗桿4、與上述斗桿4連接并可相對(duì)于斗桿4轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗5、用于驅(qū)動(dòng)上述動(dòng)臂3的動(dòng)臂用液壓缸10、用于驅(qū)動(dòng)上述斗桿4的斗桿用液壓缸9以及用于驅(qū)動(dòng)上述鏟斗5的鏟斗用液壓缸8，上述動(dòng)臂3可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在上述車體2的動(dòng)臂支撐軸7上，所述動(dòng)臂3上，用于承受彎曲應(yīng)力的下蓋板分成三塊板，該三塊板的厚度均為IOmm ;轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)中取消立板開孔,將立板的厚度設(shè)為20mm,同時(shí)在底板處安裝栓，將底板的厚度設(shè)為24mm;底盤結(jié)構(gòu)中，回轉(zhuǎn)座圈11與底盤上蓋板12焊接，箱型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有筋板支撐，上述筋板為圓筒板，其他筋板放射性的與履帶架連接，同時(shí)將回轉(zhuǎn)座圈11向車架里面延伸，使其與上蓋板12焊接，下方再對(duì)接焊接一個(gè)薄圓筒板14，如圖3所
/Jn ο再生閥是目前在大型挖掘機(jī)上普遍采用的一種能量回收裝置。在挖掘機(jī)的工作機(jī)構(gòu)下降時(shí)，重力勢能會(huì)轉(zhuǎn)化為油液的動(dòng)能。如果液壓系統(tǒng)中沒有能量的儲(chǔ)存裝置，這部分動(dòng)能會(huì)完全轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)中的熱能，對(duì)系統(tǒng)造成了一定的負(fù)擔(dān)，并且浪費(fèi)了大量的能量。對(duì)于大型挖掘機(jī)，工作機(jī)構(gòu)重量大，這部分能量的浪費(fèi)尤為嚴(yán)重，所以需要安裝再生閥來回收利用這部分能量。再生閥的工作原理，如圖4所示，在機(jī)構(gòu)下降時(shí)，多路閥不開啟，只打開再生閥，此時(shí)機(jī)構(gòu)無桿腔的油液通過再生閥的A 口返回；其中一部分按照壓力流量關(guān)系通過B 口回到機(jī)構(gòu)油缸的有桿腔，剩余的部分打開背壓閥回到油箱。在整個(gè)動(dòng)臂下降過程中，多路閥均處于關(guān)閉狀態(tài)，因此動(dòng)臂下降過程中液壓系統(tǒng)只維持空載時(shí)的消耗功率。在動(dòng)臂3和斗桿4上各安裝一組再生閥，一組用于動(dòng)臂下降時(shí)的能量再生，一組用于斗桿收回時(shí)的能量再生。再生閥的開啟需要油缸桿具有一定的壓力，由于工作結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)位置的不同，兩組再生閥的工作方式也有所區(qū)別。I)動(dòng)臂再生閥。動(dòng)臂油缸在任何位置均處于受力壓縮狀態(tài)，可以一直開啟，所以正常工作流程中動(dòng)臂下降時(shí)可以完全靠動(dòng)臂再生閥控制下降；在正常工作循環(huán)中可以完全通過再生閥來實(shí)現(xiàn)動(dòng)臂的下降控制。2)斗桿再生閥。斗桿液壓缸在正常工作中與水平方向的夾角處于快速變化中。在動(dòng)臂處于低位時(shí)，斗桿液壓缸與水平方向夾角會(huì)減小至零，甚至成為負(fù)值，因此，斗桿再生閥在動(dòng)臂提升至高位時(shí)才可以工作；在動(dòng)臂下降至一定角度時(shí)，由于斗桿油缸與水平方向夾角減小，斗桿和鏟斗機(jī)構(gòu)的重量已經(jīng)不足以打開再生閥，此時(shí)回流油液需要通過多路閥才能回到油箱；若斗桿繼續(xù)收回，就必須靠主泵提供油液驅(qū)動(dòng)。鏟斗5中斗前體與斗唇的焊接工藝方法為:(I)焊前準(zhǔn)備:先把磨損的斗唇從鏟斗切掉，并把連接斗唇面處的鐵銹磨去，然后開坡口，用碳弧氣刨在斗唇焊接處開出單K型坡口，打磨干凈；(2)焊接:①將烘干器調(diào)至350°C，然后把E308T1-1焊條放入其中保溫1.5h，在堆焊過程中焊速要小，其電流應(yīng)偏大，切保5% -6%熔合區(qū)的含鎳量；②焊接方法選擇藥芯焊絲CO:氣體保護(hù)焊，焊接設(shè)備為熔化極氣體保護(hù)焊焊機(jī)NBC-500 ；③焊縫焊接規(guī)范參數(shù)為:焊接位置，立向上焊，a)打底焊:I165A, U = 24V，氣體流量:121/min ；b)填充焊:I = 240A, U = 27V,氣體流量:121/min ；斗前體內(nèi)部鋪耐磨板:I250A，U = 27V，氣體流量:121/min ；焊接位置:立焊、橫焊、平角O焊等位置；④焊接線能量控制在22kJ/cm以下；⑤采用多層多道焊，焊接層間溫度控制在100°C -150°C ；⑥除打底層和蓋面層，其余焊道焊后用手錘錘擊，采用分段退焊法降低焊接殘余應(yīng)力；⑦焊接時(shí)應(yīng)加弓丨弧板、收弧板；⑧把斗唇裝配好，用Φ3.2mm的D266焊條兩側(cè)對(duì)稱定位焊，焊后要及時(shí)水冷處理來錘擊，焊縫不超30mm長。⑨用Φ3.2mm的D266焊條打底焊，在停焊時(shí)應(yīng)及時(shí)水冷處理，以切保間層溫度在50°C以下，焊接時(shí)采用直流反極性，焊接過程中用斷續(xù)、短段、小電流焊的方法；⑩填充焊為一根焊條分3-4次焊完的斷續(xù)焊。采用Φ4πιπι的D266焊條，焊接電流為250Α，在停焊時(shí)要及時(shí)水冷，使焊縫低50°C，防止碳化物析出，要錘擊工件消除應(yīng)力的集中，為保證焊接的對(duì)稱性，在焊完兩層，則左右焊縫輪換焊接，使焊腳達(dá)到16_。
權(quán)利要求
1.一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，車體(2)通過轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)能夠回轉(zhuǎn)地設(shè)在行走體(6)上，轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)包括立板和底板，所述挖掘機(jī)還包括與上述車體(2)連接并可相對(duì)于車體(2)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)臂(3)、與上述動(dòng)臂(3)連接并可相對(duì)于動(dòng)臂(3)轉(zhuǎn)動(dòng)的斗桿(4)、與上述斗桿(4)連接并可相對(duì)于斗桿(4)轉(zhuǎn)動(dòng)的鏟斗(5)、用于驅(qū)動(dòng)上述動(dòng)臂(3)的動(dòng)臂用液壓缸(10)、用于驅(qū)動(dòng)上述斗桿(4)的斗桿用液壓缸(9)以及用于驅(qū)動(dòng)上述鏟斗(5)的鏟斗用液壓缸(8)，上述動(dòng)臂(3)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在上述車體(2)的動(dòng)臂支撐軸(7)上，其特征在于:所述動(dòng)臂(3)上，用于承受彎曲應(yīng)力的下蓋板分成三塊板，所述三塊板的厚度均為9-llmm;轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)中取消立板開孔，將立板的厚度設(shè)為18-22mm，同時(shí)在底板處安裝栓，將底板的厚度設(shè)為23-25mm;底盤結(jié)構(gòu)中，回轉(zhuǎn)座圈(11)與底盤上蓋板(12)焊接，箱型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有筋板支撐，上述筋板為圓筒板，其他筋板放射性的與履帶架連接，同時(shí)將回轉(zhuǎn)座圈(11)向車架里面延伸，使其與上蓋板(12)焊接，下方再對(duì)接焊接一個(gè)薄圓筒板(14)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，其特征在于:在動(dòng)臂(3)和斗桿(4)上各安裝一組再生閥。
3.如權(quán)利要求1所述的一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，其特征在于，鏟斗(5)中斗前體與斗唇的焊接工藝方法為: (1)焊前準(zhǔn)備:先把磨損的斗唇從鏟斗切掉，并把連接斗唇面處的鐵銹磨去，然后開坡口，用碳弧氣刨在斗唇焊接處開出單K型坡口，打磨干凈； (2)焊接: 包括①將烘干器調(diào)至350°C，然后把焊條放入其中保溫1.5h，在堆焊過程中焊速要小，其電流應(yīng)偏大，切保5% -6%熔合區(qū)的含鎳量； ②焊接方法選擇藥芯焊絲CO:氣體保護(hù)焊，焊接設(shè)備為熔化極氣體保護(hù)焊焊機(jī)； ③焊縫焊接規(guī)范參數(shù)為:焊接位置，立向上焊， a)打底焊J150A-180A, U = 22V-26V，氣體流量:101/min-151/min ； b)填充焊:I= 220A-260A, U = 25V-30V，氣體流量:101/min-151/min ； 斗前體內(nèi)部鋪耐磨板:I220A-280A，U = 25V-30V，氣體流量:101/min_151/min ； 焊接位置:立焊、橫焊、平角O焊等位置； ④焊接線能量控制在22kJ/cm以下； ⑤采用多層多道焊，焊接層間溫度控制在100°C-150°C ； ⑥除打底層和蓋面層，其余焊道焊后用手錘錘擊，采用分段退焊法降低焊接殘余應(yīng)力； ⑦焊接時(shí)應(yīng)加引弧板、收弧板； ⑧把斗唇裝配好，用Φ3.2mm的焊條兩側(cè)對(duì)稱定位焊，焊后要及時(shí)水冷處理來錘擊，焊縫不超30mm長。
⑨用Φ3.2mm的D266焊條打底焊，在停焊時(shí)應(yīng)及時(shí)水冷處理，以切保間層溫度在50°C以下，焊接時(shí)采用直流反極性，焊接過程中用斷續(xù)、短段、小電流焊的方法； ⑩填充焊為一根焊條分3-4次焊完的斷續(xù)焊，采用Φ4πιπι的焊條，焊接電流為250Α，在停焊時(shí)要及時(shí)水冷，使焊縫低50°C，防止碳化物析出，要錘擊工件消除應(yīng)力的集中，為保證焊接的對(duì)稱性，在焊完兩層，則左右焊縫輪換焊接，使焊腳達(dá)到16mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新型礦山用液壓挖掘機(jī)，包括車體、行走體、動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、動(dòng)臂用液壓缸、斗桿用液壓缸以及鏟斗用液壓缸，動(dòng)臂上上用于承受彎曲應(yīng)力的下蓋板分成三塊板，該三塊板的厚度均為9-11mm；轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)中取消立板開孔，將立板的厚度設(shè)為18-22mm，同時(shí)在底板處安裝栓，將底板的厚度設(shè)為23-25mm；底盤結(jié)構(gòu)中，回轉(zhuǎn)座圈與底盤上蓋板焊接，箱型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部有筋板支撐，上述筋板為圓筒板，其他筋板放射性的與履帶架連接，同時(shí)將回轉(zhuǎn)座圈向車架里面延伸，使其與上蓋板焊接，下方再對(duì)接焊接一個(gè)薄圓筒板。本發(fā)明是在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和性能優(yōu)化，以延長其使用壽命，增強(qiáng)其耐用性，并具有節(jié)能效果。
文檔編號(hào)B23K9/235GK103114852SQ20131007376
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月8日
發(fā)明者丁榮根 申請(qǐng)人:丁榮根