蘇運動， 楊 哲

（太原重工股份有限公司技術中心，山西 太原 030024）

引言

某挖掘機采用單梁雙斗桿齒輪——齒條推壓機構(gòu)，各個機構(gòu)（提升、推壓、回轉(zhuǎn)、行走、開斗）都由獨立的電動機進行驅(qū)動，下部機構(gòu)（底盤）為多支點支承結(jié)構(gòu)形式，行走機構(gòu)的左右履帶為獨立驅(qū)動，行走減速機為行星減速機，電氣傳動為交流變頻系統(tǒng)。

從2007年開始生產(chǎn)至今，太原重工股份公司已生產(chǎn)了40余臺某挖掘機。其中有13臺用于國外露天礦（分別是首鋼秘魯鐵礦6臺，外蒙金屬礦2臺、伊朗銅礦4臺、利比里亞金屬礦1臺）外，其余均用在我國的露天金屬礦和煤礦。

通過使用發(fā)現(xiàn)，某挖掘機履帶行走裝置［1］中驅(qū)動輪和履帶板使用達不到預期壽命，履帶行走裝置和底架梁［2］的聯(lián)結(jié)螺母緊固比較困難，因此對履帶行走裝置進行了相應改進。

以下將詳述某挖掘機履帶行走裝置改進。

1 履帶板和驅(qū)動輪的改進

某挖掘機履帶行走裝置中驅(qū)動輪和履帶板采用傳統(tǒng)的嚙合方式（見圖1），根據(jù)部分國外和國內(nèi)用戶反映，驅(qū)動輪使用壽命僅能達到一個中修期；因此需要改進驅(qū)動輪和履帶板的嚙合形式，使驅(qū)動輪和履帶板采用近似鏈輪鏈條傳動的嚙合方式（見圖2），改善驅(qū)動輪的受力狀態(tài)，從而使驅(qū)動輪的使用壽命提高到一個大修期。

圖1 改進前某挖掘機驅(qū)動輪和履帶板嚙合

圖2 改進后某挖掘機驅(qū)動輪和履帶板嚙合

改進后的某挖掘機履帶行走裝置中驅(qū)動輪和履帶板采用驅(qū)動輪高置的近似鏈輪－鏈條驅(qū)動系統(tǒng)。履帶板和驅(qū)動輪的嚙合部位在靠近聯(lián)結(jié)銷的中心線處。與傳統(tǒng)的驅(qū)動輪系統(tǒng)相比，接合長度大大增加，壓力角明顯減小。新的履帶驅(qū)動系統(tǒng)降低了驅(qū)動輪和履帶板在嚙合時的相對滑行量，從而減少了驅(qū)動輪和履帶板的磨損。另外，驅(qū)動輪凸塊和履帶板間嚙合壓力角的減小幾乎消除了它們在載荷作用下分離的可能性，也改善了履帶板和履帶聯(lián)結(jié)銷的受力狀況，提高了履帶驅(qū)動系統(tǒng)的使用壽命并減少了維護工作量。

2 履帶行走裝置和底架梁的聯(lián)結(jié)螺母改進

2.1 履帶行走裝置和底架梁的普通螺母聯(lián)結(jié)（見圖3）

圖3 履帶行走裝置和底架梁的普通螺母聯(lián)結(jié)

某挖掘機履帶行走裝置和底架梁聯(lián)結(jié)螺栓為M90X4，預緊力矩需要40 000 N·m，這意味著現(xiàn)場需要采用液壓扳手，大型起重機或者大型工具來進行螺栓的緊固，這樣會帶來巨大液壓壓力的安全風險、壓傷性危險、大型起重機或者大型工具的危險、或者高壓力下套接頭破裂的危險；不利于現(xiàn)場的安裝與維護。

2.2 履帶行走裝置和底架梁的超級螺母［3］聯(lián)結(jié)（見圖4）

將超級螺母應用在某挖掘機履帶行走裝置和底架梁的聯(lián)結(jié)上，只需要將普通螺母替換成超級螺母，并將大雙頭螺栓的長度做適當更改即可。超級螺母的每個頂推螺栓的預緊力矩只需315 N·m，即可滿足大雙頭螺栓的預緊力矩要求。

超級螺母的優(yōu)勢如下：

1）只需要手動工具。使用普通的手動扳手或者氣動扳手即可產(chǎn)生巨大的的螺栓壓強。

2）緊固牢靠。只要扭矩正確，即使在振動、脈沖或往復式設備上，多級頂推預緊螺栓絕不會出現(xiàn)松動，大大降低了由于螺栓松動造成的停機時間。

圖4 履帶行走裝置和底架梁的超級螺母聯(lián)結(jié)

3）純張力緊固。由于采用純張力緊固，避免了亂扣及螺紋鎖死，不用再為摘取鎖死螺栓而煩惱。

4）避免螺栓斷裂。當頂推螺栓緊固后，螺母本體產(chǎn)生微量變形，將集中在前幾道螺紋上的應力釋放。精確的負載控制及釋放應力的特性，避免了螺桿的斷裂。

5）容易檢查。由于只需較低的扭矩，用手動工具做個簡單的扭矩測試即可容易地檢驗連接件是否緊密。

6）經(jīng)濟適用。頂推螺栓只是簡單的機械部件，相對其他緊固方法要經(jīng)濟得多，并可重復使用。

超級螺母在某挖掘機履帶行走裝置和底架梁聯(lián)結(jié)上的使用，極大地方便了現(xiàn)場的安裝與維護。

3 結(jié)語

上述改進方案是在經(jīng)過充分的對比、分析、研究的前提下提出的，并通過現(xiàn)場使用實踐，可以確認某型挖掘機履帶行走裝置改進結(jié)構(gòu)是比較先進可靠的，可以在其他產(chǎn)品中推廣使用。

［1］ 閻書文．機械式挖掘機設計［M］．北京：機械工業(yè)出版社，1982．2．

［2］ 張永明，劉吉亮．WK－35型挖掘機研制［J］．機械管理開發(fā)，2001（6）：58－60．

［3］ 張艷芳，倫小波，強向紅．超級螺栓的應用［J］．甘肅冶金，2013，35（4）：121－122．