Kaivinkoneiden kauhapalkin yläpään halkeilun syiden analysointi ja parantaminen

1.开裂现象

某型号挖掘机，在出厂之后，工作大约三千小时左右，相继出现斗杆上端开裂的现象，开裂的部位处在，斗杆顶部加强板与斗杆缸活塞杆支座立板衔接的重叠焊缝那里。该裂缝致使斗杆底板断裂，并且裂缝沿着斗杆底板横向延伸。负荷较重的挖掘机斗杆底板差不多断裂，个别挖掘机裂缝已经扩展到斗杆的腹板上，如图1所示。

2.原因分析

（1）钢材韧性因重复焊接而降低，在该型号挖掘机斗杆缸活塞杆支座原始设计里，底板下端并无加强板，于使用进程中，立板与底板焊接之处产生了底板弯曲变形，为增添底板刚度，防范底板变形，在后期产品中补焊了加强板，补焊加强板后，立板和加强板之间出现重叠焊缝，致使斗杆底板塑性与韧性降低，使得底板受力时出现裂纹。

（2）应力集中

当挖掘机处于挖掘作业状态时，斗杆缸活塞杆支座的位置承受着最大的力，斗杆缸活塞杆支座处的底板会受到拉、压的交变应力。然而呢，支座立板延伸到加强板的这一处属于薄弱的地方，支座立板朝着底板延伸的长度比较短，这就致使支座立板与底板相衔接的地方存在应力集中的情况，进而使得支座立板把底板拉裂了。

我们针对斗杆缸活塞杆支座开展了有限元应力分析工作，之后发现，当挖掘机处在最大挖掘力状态之际，立板延伸至加强板位置处此时的拉应力已然达到175M P a，再加上焊缝焊接过程当中所产生的应力，应力集中这一现象是变得更为明显的。

（3）长期使用破碎锤作业

对挖掘机用户展开调查后，知晓那些出现斗杆缸活塞杆支座开裂情况的挖掘机，全都配备了破碎锤。因为这些挖掘机长时间运用破碎锤来进行作业，致使该缸支座承受了较大的交变应力，进而使得其底板出现开裂现象。

3.改进方案

我们要解决斗杆缸活塞杆支座处开裂的问题，而且是要彻底解决，在原支座铰点位置保持不变的这一情况下，针对斗杆缸支座结构，依照以下方案，做了改进。

（1）增加结构强度

采取了 2 项措施来增加结构强度，其一，把支座底板 2 进行加厚、加长处理，其二，将支座立板 3 予以加宽，情况如图 2 所示。在把支座底板 2 加厚之后呢，能够提升斗杆上端的强度以及刚度，进而降低斗杆上端出现变形和开裂的可能性。于支座底板 2 加长完毕之后呢，规避了与斗杆底板 1 在高应力区进行对接，由此减小了焊缝的应力。把支座立板 3 加宽，让其向下再多延伸 300mm，并且使得支座立板 3 的截面积逐步缩小，这样一种呈现缓慢过渡态势的结构能够减小应力集中。

我们针对改进过后的斗杆缸支座开展有限元应力分析，结果发现，应力最大值从改进之前的数值下降到了此刻的140.78MPa，并且，高应力区的面积大幅度减小了。

（2）改进Hitsausprosessi

把支座立板3的焊接方式变更为多层焊接形式，目的在于降低焊接时焊缝位置的发热量，焊完之后把焊缝过渡的部位打磨得光滑，是为了减少应力集中点出现，在对焊接工艺改进之后，发现焊缝数量有所减少，焊接变形以及焊接应力也有一定程度的减小。

4.改进效果

对那挖掘机斗杆缸活塞杆支座处予以改进过后，增强了它的结构强度，与此同时，裁减了焊接那工作量，让制作工艺得以简化，还提升了斗杆制作的效率，依据小批量试制，投入到市场加以使用以后，那型号的挖掘机再也没有出现斗杆上端开裂的现象，这表明此结构改进获得了成功。