李庆刚 吴云国 郭少军兰泽洲 王军 李瑞生
包钢集团公司白云铁矿 内蒙古包头市 014080
摘要：本文针对WK-10m3型挖掘机在采掘矿岩中，挖掘机的工作部分，铲杆变截面前端出现裂纹故障的原因分析，找出适合的方法解决问题，延长露天采掘设备大型结构件使用寿命。
关键词:挖掘机，铲杆，隔板
前言:挖掘机的采掘过程，通过行程机构将挖掘机开到爆堆矿岩采区，铲斗位于底板处在推压机构和提升钢丝绳的作用下，完成自下而上的曲线运动，使铲斗挖满矿岩。通过回转装置将铲斗转到卸载矿用汽车厢斗上方，通过拉门机构打开底门完成卸载再次通过回转机构到挖掘地点，完成往返式装载。挖掘机也叫电铲是现代露天矿山采掘主要重型设备之一。主要用于剥离矿山表面的岩石采掘优质精品矿。挖掘机适用于地形复杂、环境恶劣的矿山开采建设和生产，具有过程自动化程度高，产量高、成本低安全性高能满足钢铁企业对矿产资源的增长要求，以较高的机械化和自动化为主要标志。因此采掘设备的使用和更新具有十分重要的意义。由于设备大型化、机械化自动化程度的不断提高。露天生产率达到了很高的水平，我国的露天矿山的生产规模也随之不断的发展扩大，我国采掘设备的制造能力逐年提高。学习先进技术加快矿山生产现代化是刻不容缓的任务和责任。目前我矿引进两台WK-20m3型挖掘机在主采场投入生产，缓解了一定的生产压力，可很大一部分矿岩的采掘工作还需要WK-10m3型挖掘机的采掘。而WK-10m3型挖掘机是1987年矿山技术改造投入使用的新设备，至今已使用30多年，该挖掘机的铲杆的前部变截面出现裂纹故障的重复出现急待解决，如果不及时的修复将影响WK-10m3型挖掘机的正常生产，为此我们提出对WK-10m3型挖掘机铲杆开腔的修复。
一、存在问题的原因分析
WK-10m3挖掘机在采场完成矿岩采掘过程中，其主要工作装置是由铲杆、铲斗推压机构，开斗机构来完成主要挖掘工作，铲杆连接着铲斗，把63吨的推压压力传给铲斗，在提升钢丝绳承载105吨的提升的作用力下，完成挖掘。铲杆作为挖掘机的主要工作装置之一，是由铲杆横梁推压齿条和抗扭箱三部分组成，它承载着连接铲斗和起重臂的作用。据研究表明，铲杆在白云鄂博高寒地区条件下，承受的冲击载荷和铲杆的冲击韧性极大的下降，在-35度左右低温使金属的内部组织发生变异，降低了铲杆金属材料的韧性。铲杆受力非常复杂，最终导致铲杆在低温脆断为主要原因。铲杆体有两根，为矩形断面铲杆，由于部与中间体连接处应力最大，其断面积增大内筋增多，可是在采场实际点的工作中，当铲斗插入货堆在提升力的作用与推压力交汇，使铲杆的受力会沿着铲杆向后传递，最终铲杆的承受应力点，从前端向后转移在变截面的前保险牙到第一块牙板接口处，在长时间的反复应力集中最终导致裂纹的出现，开始裂纹故障的处理采取大剖口，使用结506或507焊条满焊打磨满焊，当裂纹延长处理故障时间长对裂纹处采取满焊后由于受滑板的滑动区域内，不能在外部打备板，且备板对铲杆的伸缩有影响。特别是进入冬季天气寒冷WK-10m3挖掘机在采场生产时，备板开焊故障处理反反复复，影响正常的安全生产，增加维护工人的劳动强度，为此我们采取对对WK-10m3型挖掘机铲杆开腔的修复。
二、改造措施
WK-10M3型电动挖掘机推压机构的主要工作部件铲杆。在日常的生产工作中，铲杆的前保险牙与第一块牙板接口处，经常出现裂纹，小的裂纹现场焊接，可裂纹延长时在现场焊接的效果不好质量不能保证。为此我们把有隐患的铲杆分解下来，在厂房做开腔式焊接修复。
挖掘机铲杆推压齿条的材料为低合金铸钢 ，铲杆的材质是低合金高强度钢。牙条与与铲杆的材质不同，要采取可靠的工艺方法焊接才能确保焊接质量。所以取牙板只取一块，采用碳弧气刨进行大剖口，焊接修复应选择在夏季完成。
将铲杆用天车吊放到平整的场地牙板朝上放平。将保险牙及第一块牙板，割开焊肉拿掉前保险牙，将铲杆下盖板割开长700mm，取下就看到铲杆内部的清晰裂纹，采用碳弧气刨将裂纹坡口打成V型坡口，采用506焊条507焊条在加热桶内加热1小时，对裂纹进行焊接，先焊接里侧满焊第一层用角磨机对焊口进行打磨清理药皮，后焊接外侧，先用角磨机将裂缝的里侧的不规则焊肉药皮进行打磨清理后，采用506焊条对焊缝进行平焊，打磨，通过两次的焊接三次的打磨完成铲杆外面的焊接。里侧通过3次焊接两次打磨完成焊接铲杆本体。用厚度20mm的铁板长200mm宽150mm的备板，横向打在裂纹焊口处，备板四周焊10mm的焊肉。内腔采用工字型隔板长厚度为25mm的铁板540mm宽240mm成侧面工字型，离焊口60mm处与铲杆立面焊接，焊肉在15mm左右，这样增加铲杆的内部的抗拉伸强度。这样就完成铲杆内部的焊接。
将下盖板盖住铲杆进行满焊，将前保险牙去掉3个牙，用牙板的牙代替前保险牙的三个牙，将铲杆牙条对齐焊接三遍，这样用牙板将原裂纹压住，防止原裂纹的焊口开焊造成重复焊接。
二、改造后取得的效果
我们通过改之前和改造后的对比体现改进效果
如下表：
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通过对WK-10m3型挖掘机铲杆的修复、减少了成本的支出0.54万元，提高了WK-10m3型挖掘机的生产效率。
我矿现挖掘机每小时可生产运矿车7车左右，那么322小时就能，322×7=2254车×90吨=20.28万吨。可多生产2254车，计算WK-10m3挖掘机铲杆修复当年可生产矿岩20.28万吨，按单位成本0.98元/吨，计算可直接创效19.87万元。还间接起到了降低设备的故障率，节约了成本的支出，减轻了维护工人和操作工人的劳动强度，消除了诸多高空焊接的安全隐患，具有很好的推广效果。
结束语
随着采矿工业技术的日新月异的发展，设备机械化、自动化、技术发展的趋势也将会对我矿的未来发展起到重要的影响。但我矿是一个有着60年的历史老矿山，设备老化是摆在我们面前的实际问题，因此我们矿山人要因地制宜开拓思路想办法，让老设备发挥性作用。不断的查找问题、解决问题不断的改进和创新，才能有效的发挥出采矿设备高效运行，为露天采矿生产经营指标的顺利完成创造良好的生产条件。
参考文献
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