推土機(jī)臺(tái)車(chē)架焊接分析及全液壓變位機(jī)的應(yīng)用

李德明，楊紅剛，董云龍

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272000 ）

在工程施工中推土機(jī)主要靠整機(jī)牽引力用鏟刀來(lái)完成鏟土、運(yùn)土、填土、平土、松土（利用松土器）以及其他作業(yè)，并與其他工程機(jī)械有效組合能最大限度地發(fā)揮機(jī)械效率。推土機(jī)（圖1）后橋箱、主機(jī)架和臺(tái)車(chē)總成為推土機(jī)3個(gè)關(guān)鍵受力部件，其中臺(tái)車(chē)架為臺(tái)車(chē)總成主體，左右各1件，通過(guò)鏈輪驅(qū)動(dòng)鏈軌節(jié)總成使推土機(jī)前進(jìn)及后退完成工作中的行走動(dòng)作，而鏈輪（驅(qū)動(dòng)輪）、引導(dǎo)輪、托輪、支重輪、履帶一起被稱為推土機(jī)中的“四輪一帶”均是安裝在臺(tái)車(chē)架上，同時(shí)安裝的還有履帶漲緊機(jī)構(gòu)、上下護(hù)板等件?？梢?jiàn)，臺(tái)車(chē)架在推土機(jī)結(jié)構(gòu)中是極其重要的大型結(jié)構(gòu)件。

圖1 推土機(jī)施工圖

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

臺(tái)車(chē)架是推土機(jī)中的主要受力部件，通過(guò)該件將機(jī)器自重及載荷傳遞給履帶并最終傳至地面。根據(jù)受力工況大小并結(jié)合安裝方式，臺(tái)車(chē)架分為3種常規(guī)結(jié)構(gòu)：①完全剛性連接方式，如山推SD08推土機(jī)依靠高強(qiáng)螺栓把臺(tái)車(chē)架裝配到主機(jī)架上；②半浮動(dòng)式安裝方式，如SD13-SD32八字梁臺(tái)車(chē)架結(jié)構(gòu)就采用此安裝方式，前端銷(xiāo)軸連接平衡梁上，后端采用的是半軸的剛性連接把臺(tái)車(chē)架分別聯(lián)結(jié)在后橋箱終傳動(dòng)內(nèi)外處，只具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度；平衡梁采取中心銷(xiāo)裝配在主機(jī)架的平衡梁架上，形成三點(diǎn)支承，二臺(tái)車(chē)架可繞心軸分別自由擺動(dòng)，有效緩沖惡劣工況對(duì)推土機(jī)行走裝置的沖擊；③半剛性懸掛式聯(lián)結(jié)，其大大改善了推土機(jī)下部結(jié)構(gòu)部件的受力狀態(tài)，如山推SD42推土機(jī)。

圖2 臺(tái)車(chē)架示意圖

臺(tái)車(chē)架結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示，采用長(zhǎng)、短梁（俗稱方盒）和V形筋構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)（俗稱梯形架）與漲緊彈簧箱、斜支撐焊接而成，長(zhǎng)、短方盒采用箱形結(jié)構(gòu)，提高了構(gòu)件的剛度；斜支撐分三段制作，其中支撐、支撐前段是薄壁中空結(jié)構(gòu)，支撐前段采用沖壓件，壁厚比鑄鋼件薄，減小了該處剛度，能緩解應(yīng)力集中斷裂問(wèn)題。

2 焊接工藝分析

臺(tái)車(chē)架為大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件，焊縫類(lèi)型多、數(shù)量多、焊接位置多，其焊接質(zhì)量和效率直接影響推土機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能提升，針對(duì)此情況，結(jié)合工廠工藝技術(shù)水平并通過(guò)多次研究確定了較為合理的工藝流程，具體為：方盒組對(duì)→焊合→校形→組對(duì)梯形架→銑基準(zhǔn)塊→總對(duì)→焊合→整體校形→拋丸→涂裝→(機(jī)械加工)→組焊小件→(涂裝)→(裝配)等十余個(gè)工序。

2.1 方盒組焊

臺(tái)車(chē)架為箱形結(jié)構(gòu)，焊縫采用對(duì)接接頭，在取消墊板的情況下提高了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組對(duì)方便的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合其平行長(zhǎng)焊縫的特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了高效的雙工位機(jī)器人或雙絲自動(dòng)焊焊接設(shè)備，如圖3所示。

圖3 雙工位機(jī)器人作業(yè)單元

推土機(jī)的框架結(jié)構(gòu)中，采用“凸”型鋼結(jié)構(gòu)，是我公司產(chǎn)品的一大特點(diǎn)，在型鋼上直接鉆孔、攻螺紋安裝托輪、引導(dǎo)輪、護(hù)板，既工藝性好又減少了部分焊接用螺母及絲座，同時(shí)“凸”型鋼適合鋼廠大批量軋制，價(jià)格與同規(guī)格板材相差無(wú)幾，無(wú)須再進(jìn)行板材的加工，提升產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也降低了整機(jī)成本。

2.2 臺(tái)車(chē)架組焊

臺(tái)車(chē)架組焊工序主要是組對(duì)梯形架、彈簧箱、斜支撐、擋泥護(hù)板等件為一體，由于這些結(jié)構(gòu)件形狀復(fù)雜，且焊縫較多且密集，對(duì)組焊要求相當(dāng)嚴(yán)格，采用人工平臺(tái)劃線組對(duì)和人工地?cái)偤附幼鳂I(yè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)組對(duì)精度和焊縫的最佳船形焊接方位，直接影響到臺(tái)車(chē)架的焊接質(zhì)量，且焊接過(guò)程中需要采取行車(chē)進(jìn)行頻繁吊轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)工件，作業(yè)環(huán)境較差并存在不安全因素，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，浪費(fèi)了很大的人力資源。故針對(duì)SD32、SD22、SD16、SD13等推土機(jī)及其變異機(jī)型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序要求設(shè)計(jì)制作了組對(duì)焊接全液壓變位機(jī)，主要結(jié)構(gòu)采取頭尾架變位機(jī)形式，尾架采取旋轉(zhuǎn)敞開(kāi)式夾緊機(jī)構(gòu)，氣動(dòng)定位機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)其360°全方位焊接需要。見(jiàn)圖4所示，具體操作過(guò)程：根據(jù)機(jī)型的特點(diǎn)調(diào)節(jié)尾架至預(yù)設(shè)機(jī)型位置氣動(dòng)鎖定，旋轉(zhuǎn)尾架定位機(jī)構(gòu)，吊裝工件依靠工裝對(duì)斜支撐孔粗定位進(jìn)行裝配、夾緊即可進(jìn)行焊接，并有無(wú)級(jí)氣動(dòng)剎車(chē)功能，實(shí)現(xiàn)了各機(jī)型臺(tái)車(chē)架斜支撐、彈簧箱、大瓦、耳軸座板、擋泥板等所有件一次性旋轉(zhuǎn)變位焊接的工藝創(chuàng)新。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)推土機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件1臺(tái)車(chē)架焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，優(yōu)化了工藝方案并設(shè)計(jì)制作了全液壓變位機(jī)，在推土機(jī)結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)中率先實(shí)現(xiàn)了變位機(jī)焊接，保證了焊縫的全位置船形焊，提高了焊接質(zhì)量，確保了工件翻轉(zhuǎn)過(guò)程中工人的安全，結(jié)合弧焊機(jī)器人實(shí)現(xiàn)各機(jī)型臺(tái)車(chē)架機(jī)器人自動(dòng)焊接作業(yè)，并配合專(zhuān)業(yè)操業(yè)度分析測(cè)算出人員和設(shè)備的負(fù)荷率，合理匹配相關(guān)資源，為下一步逐漸實(shí)現(xiàn)焊接信息化管理和生產(chǎn)模式柔性的精益化管理打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 O

[1] 李德明，張 瑞，徐恩磊．旋挖鉆機(jī)底盤(pán)結(jié)構(gòu)件焊接工藝分析[J]．建筑機(jī)械化，2011，(11)：76-78.

[2] 孟國(guó)強(qiáng)，翟 浩．焊接技術(shù)在山推結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用[J]．金屬加工（熱加工），2010，(22)：14-19．

[3] 焊接手冊(cè)（第三版，第三卷）中國(guó)機(jī)械工業(yè)學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，10.