装载机铲斗斗底板的改进
秦 翔，徐小婉
（烟台港集团有限公司，山东烟台，264000）
摘要：为消除装载机在使用过程中出现铲斗斗底板开裂的现象，提高铲斗质量，对装载机铲斗斗底板制作材料和制作工艺进行分析，发现斗底板材料硬度过高、韧性不够和原制作工艺导致金属疲劳是斗底板开裂的主要原因，并对铲斗斗底板的制作工艺、结构等进行改进，从而消除斗底板开裂的安全隐患。
关键词：港口；装载机；铲斗；斗底板
0 引 言
装载机是一种广泛应用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、煤炭等散装物料，也可对矿石、硬土等进行轻度铲挖作业。铲斗是装载机主要工作机构，也是主要磨损机构。通用装载机铲斗的主体结构主要包括主刃板、侧刃板、侧面板、斗底板、U形加强板、耐磨板、上支撑板、下支撑板等。装载机铲斗主要结构示意图见图1。
1 装载机铲斗的常见问题分析
在装载机日常作业中，作业人员发现铲斗斗底板在使用过一段时间后会出现裂纹，并且随着使用时间的增加，裂缝会越来越深。按理说，装载机铲斗只会遭受摩擦力而不会受到物料对其产生的切向冲击力，可以认为铲斗斗底板出现裂纹并不是因为在装卸过程中受到损伤，而有可能是铲斗在制作过程中产生不良的内部应力，该应力在装载机作业过程中促使铲斗斗底板出现裂纹。为此，需要对铲斗的图纸设计和制作过程进行全面分析，找到斗底板出现裂纹的原因，并制定相应的改进工艺措施。
通过查看图纸，发现装载机铲斗斗底板的制作材料是Hardox500板。斗底板在铲运物料过程中经常与物料产生相对运动，物料对斗底板形成摩擦力，所以为了提高斗底板的耐磨性，采用Hardox500板制作斗底板。这种板的特点是抗拉强度高、耐磨性好。
虽然这种板材抗拉强度高、耐磨性好，但其布氏硬度为HB 500。通过了解，原来的斗底板制作工艺是采用卷板机将板材卷压成半弧形。但是，由于Hardox500板硬度大，在卷板机卷制圆弧的过程中不能一次或几次成形，需经过多次辊压才能制作出符合图纸要求的圆弧。在这个制作过程中，板材由于受到反复辊压内部已经形成内应力，并且出现肉眼看不到的裂纹。铲斗斗底板在装载机铲运物料过程中又受到外力作用，之前的裂纹被不断放大，最终导致铲斗斗底板开裂报废，无法铲运物料。
2 斗底板制作工艺的改进
在弄清楚斗底板开裂原因后，决定改进斗底板的制作工艺，即由原来的辊压式改成模具压制式，模具是个圆弧度跟斗底板一样的钢结构框架。用这个模具压制钢板可使其一次成型，而不是像以前的辊压式那样让圆辊在钢板上来回碾压成型。这样钢板在成型过程中只承受1次或2次压力，如此一来钢板受到的内应力就很小，从而减少制作过程中产生的金属疲劳。
3 斗底板的设计改进
由于Hardox500板硬度高，制作过程中易产生内应力，决定将斗底板圆弧部分换用延伸率更高的Q345B板。这是因为斗底板圆弧部分仅受物料冲击力，不需要太高的耐磨性，而Q345B板是一种便宜的普通钢板，从而可降低斗底板制作成本。对于斗底板不需压弧却仍需要耐磨性的底部，依然采用Hardox500板。改进后的铲斗斗底板结构示意图见图2。
4 斗底板结构的改进
在将斗底板圆弧部分改成Q345B板后，为了保证铲斗的整体结构强度，在U型加强板上增加内筋板，以加强其刚性结构。根据斗体大小，可增加内筋板数量或延伸内筋板长度。改进后的铲斗示意图见图3。
5 结 语
装载机在使用过程中出现问题是正常的。只要跟踪装载机的使用情况，并对发生的问题进行科学分析和研究，就能找出问题的关键所在并解决问题。很多时候装载机铲斗在使用过程中出现裂纹并不是使用不当或工况恶劣等外界因素引起的，有可能是制作工艺或材料选型不恰当导致的，对此可以通过改进制作工艺和更换材料来解决问题。经过对比，改进前的铲斗斗底板使用至3 000工时左右就会出现裂纹，而改进后的铲斗斗底板使用至5 000工时都没出现裂纹。因此，这项改进是成功的，不仅提高铲斗的使用寿命，而且消除潜在的安全隐患。
相关链接：https://mp.weixin.qq.com/s/0cdnoSrP19lD9-GSfFLl4A
