395B电铲中心轴裂纹原因分析及焊修工艺

孙雨峰

摘要：本文针对395B电铲中心轴出现裂纹的原因进行了分析，提出了防止裂纹出现的一些方法和一套中心轴焊修的工艺流程。

关键词：395B电铲;回转系统;中心轴;焊修

一、背景介绍

由BUCYRUS公司生产的395B电铲是哈尔乌素露天煤矿进行岩土剥离及煤炭开采的主要采掘设备，电铲在高负荷的挖掘过程中，各部主要机构承受着周期性的复杂的冲击载荷，整个电铲的中心轴是焊接件主要承力机构，必须拥有良好的抗击打性和可靠性，否则会对整个电铲的安全性造成很大程度的损害。一般来说中心轴不会出现问题，事实上，我们在回转检修的过程中发现395B电铲出现环状的裂纹。在和厂家沟通过后，我们自己设计的检修工艺流程。本文详细介绍了395B电铲可能导致中心轴出现裂纹的原因、工艺流程的原理和过程，希望能给其他矿产挖掘机底架梁检修提供一定的参考。

二、395B电铲回转装置简介和焊修工艺流程

395B电铲从结构角度来说，通常分为上车部分、下车部分和工作部分。上车部分主要分为回转平台、配重、A型架、提升机构装置、回转机构装置、电气控制部分、机棚部分、司机室、除尘装置等。下车部分主要分为底座、履带架、履带板、驱动轮、导向轮、支重轮与传动装置、回转支撑部分等。工作部分分为铲斗、斗杆、起重臂、开斗装置等。行走机构、回转机构、提升机构、推压机构、开斗机构是贯穿于上述部分实际相互配合进行挖掘工作的五大机构。

395B电铲中心轴，相当于电铲的两条腿，它主要是起到支撑电铲上车部分构和实现电铲上车部分旋转功能的组件。行走侧机架分左右两个，相互独立。每个侧机架都有20条3.5英寸的超级螺栓紧固到底盘上，事实上，整个电铲的重量都是通过两侧40条超级螺栓来承受的。

通过对回转机构的定期检查、理论受力分析、整体结构的观察及超级螺栓的定期校验和生产现场维修经验的总结，分析得出可能导致395B电铲中心轴裂纹的原因：

中心轴老化存在不足

中心轴两端螺栓紧固处距离较远，形成相对较长的力臂。如果露天煤矿岩石爆破经常存在地表不够平整的状况，这就导致地表过硬，前后螺栓紧固处受到的扭力最大，当设备挖货时，此时中心轴螺栓连接处受到的扭力强度更大。根据我们的观察，395B电铲中心轴裂纹多集中上端螺栓处，机构本身的问题是主要诱因。

发现裂纹以后，如何焊修，我们就该问题咨询了厂家。焊修中心轴的做法是：将电铲置于一空地，将上车部分拆除，从中心轴上边进行焊修。我们认为这种检修方法既会浪费大量的检修时间，也需要很多设备人员配合，预计395B电铲焊修底中心轴的难度不亚于组装一台电铲。

我们综合多年来维修经验，提出是否可以将中心轴用千斤頂支撑起来，进而将中心轴螺帽进行焊修。根据我们的现有条件，可以使用一台300吨千斤顶将中心轴支撑起来。我们跟厂家阐述了我们的想法，厂家表示虽然没有先例，但是理论上可行。我们综合现场状况和理论力学，得出了千斤顶的支撑位置。

根据多年来电铲检修经验和其他检修工艺流程，焊修底架梁的工艺如下：

由于底盘要求用千斤顶支撑起来，所以地表必须平整，地面必须坚硬，保证千斤顶受力均匀。

1.选择比较宽敞的维修场地，用推土机及平路机将工作场地平整出来;2.与电铲司机配合，把设备停放到维修场地;3.用千斤顶起中心轴，将联接销子拆下;4.刨除大螺帽的螺纹，将中心轴螺纹裂纹处刨除;5.对中心轴进行焊接（按焊接工艺要求进行焊接）;6.焊接作业，要注意以下几点：①将焊接区域分成四部分，使用两套二氧化碳气体保护焊，进行对角焊;②每焊接完成一层对角焊接，转到下个对角焊位置，如此循环焊接;③充分保证中心轴的焊接作用力均匀平衡;

2.焊接工艺

（1）现将整圈360度焊缝铁锈、油漆、油脂及其它污物移除;（2）气刨刨除螺纹处的裂纹;（3）焊接接头预热至150℃;（4）使用E71T-5焊条焊接;（5）最后使用焊趾回火技术，将表层焊趾加热到620℃并自然冷却;（6）焊接完成后打磨光滑并抛光;（7）最后着色探伤检查焊缝无缺陷。

3.支撑中心轴

①保证千斤顶受力均匀，防止电铲中心轴受力不均而倾斜;②支撑起中心轴后，要用同高度的支座进行支撑，防止千斤顶泄压电铲倾斜;③支撑配重箱时，压力不易过高;

4.维护和保养要求：

行走减速箱和履带架的连接螺栓的预紧力必须达到规定的数值，这是保证传动稳定的基本要求。底架与履带装置连接时，要求上部接触面、侧部接触面用塞尺检测，不允许有缝隙，因为这些面是用于定位的，工作时要承受相当大的载荷。底架与履带架的连接螺栓必须达到规定的预紧力矩，而且必须逐个检查，以确保所有螺栓全部达到力矩要求，对于超级螺栓，检测每个小螺母的拧紧力矩。这样方能保证底盘的稳定可靠、侧机架的不变形。

三、使用效果和经济效益

395B电铲开始进行焊修中心轴新工艺测试，取得了良好的效果，传统中心轴检修工艺需要耗费大量的人力和设备拆卸安装上车部分，拆除下车部分步骤繁多，而且检修工期长，保守估计检修工期是20天;而我们按照新工艺检修395B电铲不仅所需的人力和设备少，而且检修工期短，平均4天。