专利名称：一种新型矿山用液压挖掘机的制作方法
技术领域：
本发明属于机械技术领域，特别是涉及一种新型矿山用液压挖掘机。
背景技术：
在矿山机械领域中，挖掘机扮演了很重要的角色，其为矿山中的施工作业作出了巨大的贡献。而挖掘机在使用过程中，其结构部件必然要承受不同程度和不同工况的交变载荷，极易产生微观的裂纹并进一步产生宏观的裂纹，最终对挖掘机造成破坏。同时由于挖掘机属于多自由度系统，作业范围广、工作频次高、工作强度大、工况复杂等而造成破坏的现象经常发生，发生破坏的常见原因有以下几种。(I)斗杆，由于斗杆是箱型梁结构，所以在实际焊接斗杆的过程中存在多道焊缝对接的情况，此处应力相对集中，受力情况比较复杂，所以在与动臂连接的销轴附近容易发生焊缝和结构开裂；(2)动臂，分析动臂的结构形式及受力特点，动臂主要是承受拉压交变载荷，在动臂油缸附近载荷集中现象经常发生，导致下翼缘板的对接焊缝开裂，最终引起腹板开裂；(3)转台，由于转台承受上车及工作装置的所有载荷，在实际工作中要承受交变载荷，结构及焊缝开裂的现象经常发生；(4)焊接质量是影响其结构件裂纹的主要原因，直接决定最终产品的质量，焊缝及焊缝附近结构是承载的薄弱环节，因此当承受交变载荷，或焊接工艺不合理，可能会产生各种缺陷，这些缺陷将造成严重的应力集中现象，会大大的降低其疲劳强度，焊接缺陷主要表现在未焊透、焊接裂纹、焊瘤、气孔、咬边、夹渣等。挖掘机动臂结构在加工过程中常采用垫板来处理，但垫板处容易存在焊根未焊透的焊接缺陷，这是引起疲劳破坏的危险因素。裂纹是影响钢结构件质量的主要原因之一，在现场实地调研过程中发现一些关键结构件的焊缝存在问题，有一些甚至能看到细小的裂纹，裂纹容易引起应力集中现象，对承受交变和冲击载荷影响较大，是焊缝中较危险的缺陷。在实际焊接过程中，焊接的电流过强、焊条质量较差以及焊接操作姿势不当等都容易引起焊瘤缺陷，焊瘤缺陷改变了焊缝的尺寸，会引起局部的应力集中。在施工作业中，挖掘机的铲斗具有重要的作用。挖掘机铲齿材料一般采用ZGMnl3，安装在斗轮式挖掘机铲斗的前端，与物料的直接接触极易造成铲齿的磨损，是挖掘机设备的主要消耗零件。因此，在实际生产中，经常遇到高锰钢磨损件的补焊、高锰钢构件的焊接以及高锰钢与结构钢、耐磨钢的焊接等问题。我国大型矿山用液压挖掘机的发展虽然取得了一些成绩，但与世界先进水平相比还有较大的差距，其中主要问题是液压系统的控制性能、节能性能和可靠性能差。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种新型矿山用液压挖掘机，在现有技术的基础上对其进行结构改进和性能优化，以延长其使用寿命，增强其耐用性，并具有节能效果。
本发明的技术方案:一种新型矿山用液压挖掘机，车体通过转台结构能够回转地设在行走体上，转台结构包括立板和底板，挖掘机还包括与上述车体连接并可相对于车体转动的动臂、与上述动臂连接并可相对于动臂转动的斗杆、与上述斗杆连接并可相对于斗杆转动的铲斗、用于驱动上述动臂的动臂用液压缸、用于驱动上述斗杆的斗杆用液压缸以及用于驱动上述铲斗的铲斗用液压缸，上述动臂可转动地支承在上述车体的动臂支撑轴上，所述动臂上，用于承受弯曲应力的下盖板分成三块板，该三块板的厚度均为9-llmm ;转台结构中取消立板开孔，将立板的厚度设为18-22mm，同时在底板处安装栓，将底板的厚度设为23-25mm;底盘结构中，回转座圈与底盘上盖板焊接，箱型结构的内部有筋板支撑，上述筋板为圆筒板，其他筋板放射性的与履带架连接，同时将回转座圈向车架里面延伸，使其与上盖板焊接，下方再对接焊接一个薄圆筒板。在动臂和斗杆上各安装一组再生阀。铲斗中斗前体与斗唇的焊接工艺方法为:(I)焊前准备:先把磨损的斗唇从铲斗切掉，并把连接斗唇面处的铁锈磨去，然后开坡口，用碳弧气刨在斗唇焊接处开出单K型坡口，打磨干净；(2)焊接:①将烘干器调至350°C，然后把焊条放入其中保温1.5h，在堆焊过程中焊速要小，其电流应偏大，切保5% -6%熔合区的含镍量；②焊接方法选择药芯焊丝CO:气体保护焊，焊接设备为熔化极气体保护焊焊机；③焊缝焊接规范参数为:焊接位置，立向上焊，a)打底焊 J150A-180A, U = 22V-26V，气体流量:101/min_151/min ；b)填充焊:I = 220A-260A, U = 25V-30V，气体流量:101/min-151/min ；斗前体内部铺耐磨板:I220A-280A，U= 25V-30V，气体流量:lOl/min-151/min ；焊接位置:立焊、横焊、平角O焊等位置；④焊接线能量控制在22kJ/cm以下；⑤采用多层多道焊，焊接层间温度控制在100°C -150°C ；⑥除打底层和盖面层，其余焊道焊后用手锤锤击，采用分段退焊法降低焊接残余应力；⑦焊接时应加弓丨弧板、收弧板；⑧把斗唇装配好，用Φ3.2mm的焊条两侧对称定位焊，焊后要及时水冷处理来锤击，焊缝不超30mm长，⑨用Φ3.2mm的D266焊条打底焊，在停焊时应及时水冷处理，以切保间层温度在50°C以下，焊接时采用直流反极性，焊接过程中用断续、短段、小电流焊的方法；⑩填充焊为一根焊条分3-4次焊完的断续焊，采用Φ4πιπι的焊条，焊接电流为250Α,在停焊时要及时水冷，使焊缝低50°C，防止碳化物析出，要锤击工件消除应力的集中，为保证焊接的对称性，在焊完两层，则左右焊缝轮换焊接，使焊脚达到16_。本发明的有益效果:改进后的动臂，在其下盖板3号板处的应力明显下降，数值为65MPa左右，降幅约40%，方案易于实现；改进后的立板，其承载能力明显提高，并且制造工艺简单，容易实现；改进后的底盘结构使得弯矩与载荷将由回转座圈结构承担和传递，回转座圈与上盖板的焊缝应力有效改善，同时有效避免回转座圈、上盖板和圆筒板的焊缝集中，相对于改进前，改进后的底盘应力下降了 10%左右。本发明通过安装有两组再生阀，一组用于动臂下降时的能量再生，一组用于斗杆收回时的能量再生，使动臂和斗杆下降时，由于自重会使动臂加速，使回油腔快速回油，产生能量冲击，这部分能量被挖掘机本身的系统吸收并引入到别的工作机构中，从而减少了泵的功率输出，起到节能的作用。采用本发明提供的铲斗中斗前体与斗唇的焊接工艺方法，使得效率高、成本低、具有良好的焊接质量和较好的实用价值，克服了其不易焊接及焊接质量较差的问题。
图1为本发明的整体结构示意图；图2为原有立板结构；图3为改进后回转座圈处结构的剖视图；图4为再生阀的工作原理示意图。1-挖掘机；2_车体；3_动臂；4_斗杆；5_铲斗；6_行走体；7_动臂支撑轴；8_铲斗用液压缸；9_斗杆用液压缸；10_动臂用液压缸；11_回转座圈；12_上盖板；13_下盖板；14-薄圆筒板；15_焊缝；24_主泵；25_换向阀；26_油箱；27再生阀；28_背压阀。
具体实施例方式如图1所示，一种新型矿山用液压挖掘机，车体2通过转台结构能够回转地设在行走体6上，转台结构包括立板和底板，挖掘机还包括与上述车体2连接并可相对于车体2转动的动臂3、与上述动臂3连接并可相对于动臂3转动的斗杆4、与上述斗杆4连接并可相对于斗杆4转动的铲斗5、用于驱动上述动臂3的动臂用液压缸10、用于驱动上述斗杆4的斗杆用液压缸9以及用于驱动上述铲斗5的铲斗用液压缸8，上述动臂3可转动地支承在上述车体2的动臂支撑轴7上，所述动臂3上，用于承受弯曲应力的下盖板分成三块板，该三块板的厚度均为IOmm ;转台结构中取消立板开孔,将立板的厚度设为20mm,同时在底板处安装栓，将底板的厚度设为24mm;底盘结构中，回转座圈11与底盘上盖板12焊接，箱型结构的内部有筋板支撑，上述筋板为圆筒板，其他筋板放射性的与履带架连接，同时将回转座圈11向车架里面延伸，使其与上盖板12焊接，下方再对接焊接一个薄圆筒板14，如图3所
/Jn ο再生阀是目前在大型挖掘机上普遍采用的一种能量回收装置。在挖掘机的工作机构下降时，重力势能会转化为油液的动能。如果液压系统中没有能量的储存装置，这部分动能会完全转化为系统中的热能，对系统造成了一定的负担，并且浪费了大量的能量。对于大型挖掘机，工作机构重量大，这部分能量的浪费尤为严重，所以需要安装再生阀来回收利用这部分能量。再生阀的工作原理，如图4所示，在机构下降时，多路阀不开启，只打开再生阀，此时机构无杆腔的油液通过再生阀的A 口返回；其中一部分按照压力流量关系通过B 口回到机构油缸的有杆腔，剩余的部分打开背压阀回到油箱。在整个动臂下降过程中，多路阀均处于关闭状态，因此动臂下降过程中液压系统只维持空载时的消耗功率。在动臂3和斗杆4上各安装一组再生阀，一组用于动臂下降时的能量再生，一组用于斗杆收回时的能量再生。再生阀的开启需要油缸杆具有一定的压力，由于工作结构运动位置的不同，两组再生阀的工作方式也有所区别。I)动臂再生阀。动臂油缸在任何位置均处于受力压缩状态，可以一直开启，所以正常工作流程中动臂下降时可以完全靠动臂再生阀控制下降；在正常工作循环中可以完全通过再生阀来实现动臂的下降控制。2)斗杆再生阀。斗杆液压缸在正常工作中与水平方向的夹角处于快速变化中。在动臂处于低位时，斗杆液压缸与水平方向夹角会减小至零，甚至成为负值，因此，斗杆再生阀在动臂提升至高位时才可以工作；在动臂下降至一定角度时，由于斗杆油缸与水平方向夹角减小，斗杆和铲斗机构的重量已经不足以打开再生阀，此时回流油液需要通过多路阀才能回到油箱；若斗杆继续收回，就必须靠主泵提供油液驱动。铲斗5中斗前体与斗唇的焊接工艺方法为:(I)焊前准备:先把磨损的斗唇从铲斗切掉，并把连接斗唇面处的铁锈磨去，然后开坡口，用碳弧气刨在斗唇焊接处开出单K型坡口，打磨干净；(2)焊接:①将烘干器调至350°C，然后把E308T1-1焊条放入其中保温1.5h，在堆焊过程中焊速要小，其电流应偏大，切保5% -6%熔合区的含镍量；②焊接方法选择药芯焊丝CO:气体保护焊，焊接设备为熔化极气体保护焊焊机NBC-500 ；③焊缝焊接规范参数为:焊接位置，立向上焊，a)打底焊:I165A, U = 24V，气体流量:121/min ；b)填充焊:I = 240A, U = 27V,气体流量:121/min ；斗前体内部铺耐磨板:I250A，U = 27V，气体流量:121/min ；焊接位置:立焊、横焊、平角O焊等位置；④焊接线能量控制在22kJ/cm以下；⑤采用多层多道焊，焊接层间温度控制在100°C -150°C ；⑥除打底层和盖面层，其余焊道焊后用手锤锤击，采用分段退焊法降低焊接残余应力；⑦焊接时应加弓丨弧板、收弧板；⑧把斗唇装配好，用Φ3.2mm的D266焊条两侧对称定位焊，焊后要及时水冷处理来锤击，焊缝不超30mm长。⑨用Φ3.2mm的D266焊条打底焊，在停焊时应及时水冷处理，以切保间层温度在50°C以下，焊接时采用直流反极性，焊接过程中用断续、短段、小电流焊的方法；⑩填充焊为一根焊条分3-4次焊完的断续焊。采用Φ4πιπι的D266焊条，焊接电流为250Α，在停焊时要及时水冷，使焊缝低50°C，防止碳化物析出，要锤击工件消除应力的集中，为保证焊接的对称性，在焊完两层，则左右焊缝轮换焊接，使焊脚达到16_。
权利要求
1.一种新型矿山用液压挖掘机，车体(2)通过转台结构能够回转地设在行走体(6)上，转台结构包括立板和底板，所述挖掘机还包括与上述车体(2)连接并可相对于车体(2)转动的动臂(3)、与上述动臂(3)连接并可相对于动臂(3)转动的斗杆(4)、与上述斗杆(4)连接并可相对于斗杆(4)转动的铲斗(5)、用于驱动上述动臂(3)的动臂用液压缸(10)、用于驱动上述斗杆(4)的斗杆用液压缸(9)以及用于驱动上述铲斗(5)的铲斗用液压缸(8)，上述动臂(3)可转动地支承在上述车体(2)的动臂支撑轴(7)上，其特征在于:所述动臂(3)上，用于承受弯曲应力的下盖板分成三块板，所述三块板的厚度均为9-llmm;转台结构中取消立板开孔，将立板的厚度设为18-22mm，同时在底板处安装栓，将底板的厚度设为23-25mm;底盘结构中，回转座圈(11)与底盘上盖板(12)焊接，箱型结构的内部有筋板支撑，上述筋板为圆筒板，其他筋板放射性的与履带架连接，同时将回转座圈(11)向车架里面延伸，使其与上盖板(12)焊接，下方再对接焊接一个薄圆筒板(14)。
2.如权利要求1所述的一种新型矿山用液压挖掘机，其特征在于:在动臂(3)和斗杆(4)上各安装一组再生阀。
3.如权利要求1所述的一种新型矿山用液压挖掘机，其特征在于，铲斗(5)中斗前体与斗唇的焊接工艺方法为: (1)焊前准备:先把磨损的斗唇从铲斗切掉，并把连接斗唇面处的铁锈磨去，然后开坡口，用碳弧气刨在斗唇焊接处开出单K型坡口，打磨干净； (2)焊接: 包括①将烘干器调至350°C，然后把焊条放入其中保温1.5h，在堆焊过程中焊速要小，其电流应偏大，切保5% -6%熔合区的含镍量； ②焊接方法选择药芯焊丝CO:气体保护焊，焊接设备为熔化极气体保护焊焊机； ③焊缝焊接规范参数为:焊接位置，立向上焊， a)打底焊J150A-180A, U = 22V-26V，气体流量:101/min-151/min ； b)填充焊:I= 220A-260A, U = 25V-30V，气体流量:101/min-151/min ； 斗前体内部铺耐磨板:I220A-280A，U = 25V-30V，气体流量:101/min_151/min ； 焊接位置:立焊、横焊、平角O焊等位置； ④焊接线能量控制在22kJ/cm以下； ⑤采用多层多道焊，焊接层间温度控制在100°C-150°C ； ⑥除打底层和盖面层，其余焊道焊后用手锤锤击，采用分段退焊法降低焊接残余应力； ⑦焊接时应加引弧板、收弧板； ⑧把斗唇装配好，用Φ3.2mm的焊条两侧对称定位焊，焊后要及时水冷处理来锤击，焊缝不超30mm长。
⑨用Φ3.2mm的D266焊条打底焊，在停焊时应及时水冷处理，以切保间层温度在50°C以下，焊接时采用直流反极性，焊接过程中用断续、短段、小电流焊的方法； ⑩填充焊为一根焊条分3-4次焊完的断续焊，采用Φ4πιπι的焊条，焊接电流为250Α，在停焊时要及时水冷，使焊缝低50°C，防止碳化物析出，要锤击工件消除应力的集中，为保证焊接的对称性，在焊完两层，则左右焊缝轮换焊接，使焊脚达到16mm。
全文摘要
本发明提供一种新型矿山用液压挖掘机，包括车体、行走体、动臂、斗杆、铲斗、动臂用液压缸、斗杆用液压缸以及铲斗用液压缸，动臂上上用于承受弯曲应力的下盖板分成三块板，该三块板的厚度均为9-11mm；转台结构中取消立板开孔，将立板的厚度设为18-22mm，同时在底板处安装栓，将底板的厚度设为23-25mm；底盘结构中，回转座圈与底盘上盖板焊接，箱型结构的内部有筋板支撑，上述筋板为圆筒板，其他筋板放射性的与履带架连接，同时将回转座圈向车架里面延伸，使其与上盖板焊接，下方再对接焊接一个薄圆筒板。本发明是在现有技术的基础上对其进行结构改进和性能优化，以延长其使用寿命，增强其耐用性，并具有节能效果。
文档编号B23K9/235GK103114852SQ20131007376
公开日2013年5月22日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者丁荣根 申请人:丁荣根