挖掘機(jī)柴油機(jī)用后處理器支架應(yīng)用淺析

徐 威，楊曉磊，王 永，初金濤，郭 樂，崔 瑞

（徐州徐工挖掘機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221000）

挖掘機(jī)柴油機(jī)后處理器系統(tǒng)包括顆粒過濾器和催化轉(zhuǎn)化器一級其他部件，旨在廢氣釋放至大氣之前從廢氣中除去被認(rèn)為對環(huán)境有毒的物質(zhì)。廢氣特別是來自柴油發(fā)動機(jī)的廢氣可在釋放至大氣之前通過提供在特殊容器中的各種介質(zhì)來處理和除去，一般采用碳鋼焊接支架固定。支架的箍帶偏硬等原因造成后處理器安裝及拆卸困難，費時費力。又由于結(jié)構(gòu)緊湊，其緊固結(jié)構(gòu)復(fù)雜且安裝不便，容易干涉，使后處理器容易損壞，可靠性低。又由于后處理器表面溫度很高，碳鋼表面涂層受熱脫落、支架易銹蝕。本文通過對挖掘機(jī)柴油機(jī)用后處理器支架裝配對比，結(jié)合仿真分析，對其支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而達(dá)到提高產(chǎn)品性能的目的。

1 后處理器支架安裝方式

由于后處理器內(nèi)部為蜂窩狀陶瓷載體，外部為薄壁焊接件及尿素噴射泵，對振動都很敏感，超標(biāo)的振動會引起后處理器故障甚至報廢。后處理器支架的結(jié)構(gòu)、安裝工藝尤為重要，除了有效緩解發(fā)動機(jī)傳遞的振動，還可以有效規(guī)避因后處理器竄動造成的損壞。

傳統(tǒng)后處理器安裝方式如圖1所示，安裝時需3人同時作業(yè)，緊固支架、后處理器調(diào)整同步進(jìn)行，費時費力，安裝效果不佳。一旦安裝完成，維保不便，且碳鋼螺栓發(fā)生銹蝕后難以拆卸。新型后處理器安裝方式如圖2所示，箍帶總成和固定式底座通過銷軸連接，箍帶總成內(nèi)側(cè)、圓弧板內(nèi)側(cè)與后處理器表面貼合形成圓形固定支架，限位裝置安裝在銷軸上防止銷軸脫落，箍帶總成使用T螺栓緊固閉合。裝配后處理器時，只需要安裝固定底座至安裝板，打開箍帶總成就能方便調(diào)整后處理器，安裝簡單，裝配效率翻倍，作業(yè)時間減半。樣機(jī)試裝完成后效果良好，但由于材料略顯單薄，技術(shù)評估中對支架強(qiáng)度存疑，需臺架測試、改進(jìn)，參照GJB 150.16A-2006《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法 第16部分：振動試驗》進(jìn)行臺架試驗。

圖1 傳統(tǒng)后處理器安裝方式

2 后處理器支架臺架試驗

先參照后處理器直徑及重量設(shè)計測試工裝，并連同新型支架模擬整機(jī)裝配安裝在測試臺架上，如圖3所示。模擬整機(jī)工況，試驗參數(shù)設(shè)置如表1 所示。

圖2 新型后處理器支架安裝方式

圖3 后處理器支架臺架測試

表1 試驗臺架參數(shù)設(shè)置

X向、Z向臺架順利運行1h，Y向因產(chǎn)生共振，運行30min終止試驗。檢查發(fā)現(xiàn)底座Y向只有簡單折彎，無筋板加強(qiáng)，較薄弱。對折彎處進(jìn)行進(jìn)一步的檢測，將支架拆卸后進(jìn)行無損探傷，結(jié)果底座折彎處無裂紋。

通過上述振動測試，后處理器支架可基本滿足使用要求，但Y向共振還需進(jìn)一步優(yōu)化。根據(jù)經(jīng)驗，將底座固定點折彎處增加筋板設(shè)計，可有效減少該方向上工作時產(chǎn)生的共振。按照上述方案整改后，仿真分析結(jié)果如圖4所示。前后對比發(fā)現(xiàn)，Y方向性能改善顯著。

圖4 X/Y/Z方向加載應(yīng)力分布

為了驗證優(yōu)化后支架的性能，重新制作樣件臺架測試，振動的參數(shù)按照表1設(shè)定。試驗順利結(jié)束，支架未出現(xiàn)共振現(xiàn)象，且檢測底座四周焊接良好，未出現(xiàn)焊接開裂、焊縫脫落、基座變形等失效現(xiàn)象，說明改善顯著。

雖然實際整機(jī)工作中以Z向的振動為主，但是挖掘機(jī)不可避免的需要再傾斜面回轉(zhuǎn)作業(yè)，X向、Y向的振動強(qiáng)烈，需要后處理器支架良好的性能支撐正常工作。改進(jìn)的后處理器支架在200臺挖掘機(jī)批量裝車使用后平均運行2000h以上，無售后故障反饋，證明支架可以滿足高可靠性的要求。

3 結(jié)束語

本文通過挖掘機(jī)柴油機(jī)后處理器支架的改進(jìn)、測試、提升，解決了后處理器支架安裝困難、易銹蝕、難維護(hù)等問題。在測試分析后增加支架Y向筋板，解決了共振問題。經(jīng)批量驗證后，此方法可提升支架可靠性。同時，本文還通過試驗改進(jìn)得出一個設(shè)計高可靠性零部件的方法和測試、驗證手段，具有一定的參考價值。