ROC460PC型潛孔鉆車履帶行走裝置制造中的問題處理

藍(lán)梅

（南京工程機(jī)械廠有限公司技術(shù)部，江蘇南京 211178）

0 引言

近幾十年，隨著科技進(jìn)步，我國(guó)不斷學(xué)習(xí)和消化國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，露天鑿巖鉆車技術(shù)也取得了較大的發(fā)展。瑞典阿特拉斯公司是目前世界上最大的鑿巖設(shè)備制造商，該公司生產(chǎn)的鉆車型號(hào)多，規(guī)格雜。在20世紀(jì)50年代開始生產(chǎn)鑿巖鉆車和潛孔鑿巖機(jī)械，在20世紀(jì)70年代開始生產(chǎn)液壓鑿巖鉆車和液壓鑿巖機(jī)［1］。20世紀(jì)末，我公司引進(jìn) Atlas.Copco公司的技術(shù)，與他們合作生產(chǎn)了ROC742HC系列履帶式液壓露天鉆車、ROC442PC型氣動(dòng)鉆車和ROC460PC型潛孔鉆車。

潛孔鉆機(jī)（車）主要用于礦山開采，建筑基礎(chǔ)開挖，水利、電站、建材、交通及國(guó)防建設(shè)等多種工程中，與常見的鑿巖機(jī)相比，具有鉆孔深，鉆孔直徑大，鉆孔效率高，適應(yīng)范圍廣等特點(diǎn)。我國(guó)的潛孔鉆機(jī)發(fā)展前景廣闊，半液壓潛孔鉆機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用［2-4］。

ROC460PC型潛孔鉆車是我公司的重要產(chǎn)品之一，其全稱是風(fēng)動(dòng)式露天潛孔鉆車。它適合露天作業(yè)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、輕便、高效、經(jīng)濟(jì)［5］。由于性價(jià)比較高，因此市場(chǎng)需求量較大。本文介紹該潛孔鉆車，并針對(duì)其履帶行走裝置制造過(guò)程中出現(xiàn)的各種問題，給以分析，進(jìn)行工藝改進(jìn)，給出合理的處理方法。這對(duì)于制造相似類型的履帶行走裝置有一定借鑒意義。

1 ROC460PC型潛孔鉆車

1.1 ROC460PC型潛孔鉆車的功用

ROC460PC型風(fēng)動(dòng)式露天潛孔鉆車，采用履帶行走裝置，通過(guò)液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)行走，回轉(zhuǎn)，推進(jìn)，提升和角度調(diào)整等動(dòng)作。鑿巖部分是采用高風(fēng)壓動(dòng)力，配置各種型號(hào)的潛孔沖擊器，就能夠鉆鑿不同孔徑，不同深度，及多種角度，多種方位的爆破孔，予裂孔，探測(cè)孔等。適應(yīng)范圍廣，鑿巖效率很高。

1.2 ROC460PC型潛孔鉆車的主要技術(shù)參數(shù)

1）孔徑范圍:φ85－φ140 mm;

2）鉆孔深度:30 m;

3）除塵方式:干式除塵;

4）沖擊器:COP34/44/54/64;

5）鉆管:76，89，102，114 mm。

1.3 ROC460PC型潛孔鉆車的結(jié)構(gòu)

ROC460PC型風(fēng)動(dòng)式露天潛孔鉆車主要由車架，履帶行走裝置，液壓系統(tǒng)，擺動(dòng)臂，臂座，支臂，臂頭，推進(jìn)器托架，導(dǎo)軌，潛孔沖擊器等組成。

履帶行走裝置是該潛孔鉆車中非常重要的部件。下面著重介紹其組成，功用及特點(diǎn)。

2 履帶行走裝置

2.1 ROC460PC型潛孔鉆車履帶行走裝置的組成和功用

此履帶行走裝置具有“四輪一帶”，即由驅(qū)動(dòng)輪、托鏈輪、引導(dǎo)輪、支重輪、履帶及液壓馬達(dá)、張緊裝置和履帶架等幾部分組成。左右兩條履帶包繞在上述四種輪子之外，由張緊裝置張緊，直接與地面接觸。液壓馬達(dá)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)履帶繞這四種輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，不直接在地面上滾動(dòng)。引導(dǎo)輪是張緊履帶，并引導(dǎo)它正確卷繞。若干個(gè)支重輪在履帶軌面上滾動(dòng)，傳遞垂直載荷給履帶。托鏈輪支持著履帶的上半邊，使之不下垂，并可減小其上下振動(dòng)［6］。整個(gè)裝置起到支持鉆車并實(shí)現(xiàn)行走的目的。

2.2 履帶行走裝置的特點(diǎn)

a）履帶行走裝置的優(yōu)點(diǎn)

1）支撐面積大，接地比壓小，通過(guò)性能較好，適合在松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)。

2）不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。

3）履帶式鉆車還可在高溫場(chǎng)地工作。

以上這些優(yōu)點(diǎn)是輪式車輛無(wú)法代替的。因此，在礦山開采，工程施工等領(lǐng)域及鋼鐵廠拆爐機(jī)等產(chǎn)品都廣泛使用履帶行走裝置。

b）履帶行走裝置的缺點(diǎn)

結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于維修，運(yùn)動(dòng)慣性大，減震功能差，行駛速度較慢。

2.3 履帶架的結(jié)構(gòu)

履帶架是履帶行走裝置的框架，它是該鉆車的重要部件之一，鉆車擁有左、右兩個(gè)履帶架，它由多個(gè)零件及焊接件組焊而成。如圖1所示，件1是驅(qū)動(dòng)架立板，用以安裝驅(qū)動(dòng)輪，位于鉆車后部。件4底板上的24－M10螺紋孔，用以安裝支重輪。件5支架的D145H7孔用以安裝車架橫軸的左右兩端，起到支持車架的作用;支架上端一對(duì)耳板用以安裝托鏈輪。件6連接板用以安裝兩側(cè)護(hù)板。件7托架的D50H8孔用來(lái)安裝液壓油缸。件9，件10平板用以安裝引導(dǎo)輪總成。

圖1 履帶架結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 履帶架的制造工藝簡(jiǎn)介

履帶架承受整個(gè)鉆車的質(zhì)量，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，強(qiáng)度，加工精度要求較高。編排工藝:一共經(jīng)過(guò)三次焊接，兩次機(jī)加工最終完成。

1）第一次焊接:將支架5與U形板3及其內(nèi)部各板，端板2與底板4焊接。

2）將此焊接件轉(zhuǎn)熱處理:消除應(yīng)力退火。

3）轉(zhuǎn)第一次機(jī)加工:刨平件4底板δ25至要求255;劃端板2上焊接調(diào)正線，給件1焊接時(shí)準(zhǔn)確定位。

4）轉(zhuǎn)第二次焊接:焊接驅(qū)動(dòng)架此端的各零件及件7等件。

5）組焊件轉(zhuǎn)第二次機(jī)加工:劃件4上24－M10孔中心線;劃件1的D210F8孔加工線及件5上D145H7孔中心線;劃件7的D50H8孔及其余各孔中心線;粗、精鏜件1的孔至D210F8，鉆其周邊12—D16孔至圖紙要求;粗、精鏜件5上的孔D145H7并刮削孔口兩端面保證長(zhǎng)度要求;鉆，擴(kuò)，鉸件7上的孔至要求;鉆，攻其余各螺紋孔。

6）第三次焊:焊接底板上的件6，件8。

3 履帶行走裝置制造中的問題處理

在制造過(guò)程中，有些零部件發(fā)生變形會(huì)影響到產(chǎn)品品質(zhì)。進(jìn)行工藝改進(jìn)并采取相應(yīng)措施，很好地解決了這些常見問題。

3.1 U 型板變形

a）原因分析

U型板材料為16 Mn，δ8鋼板，剪切下料 1 670×688，轉(zhuǎn)熱處理正火后，折彎，整形，最后氣割R86半圓槽及左端槽，打磨熔渣飛濺及氣割面，轉(zhuǎn)機(jī)加工:鏜R86至R91，銑U型板兩側(cè)面高度240至235，銑平右端面及銑底邊坡口。經(jīng)以上幾道工序加工后，U型板發(fā)生變形，內(nèi)檔尺寸222無(wú)法保證，其左端槽270×150開口處也經(jīng)常會(huì)張開。經(jīng)分析這是由于折彎件厚度較薄且折彎高度較高為240，剛度較差，在切削力作用下，產(chǎn)生變形。（材料剛度是指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)）

b）處理方法

為提高U型板的剛度，增強(qiáng)其抵抗變形的能力，對(duì)工藝進(jìn)行了改進(jìn):1）機(jī)加工前的氣割工序中，U型板左端槽暫不割通，留下寬40 mm的工藝橫筋;2）利用夾具夾持U形板外側(cè)面，整形至圖樣尺寸后，增加4根工藝撐管D30×4×222，均布于板長(zhǎng)方向，點(diǎn)焊牢固。U型板的剛度增加后再機(jī)加工，沒有出現(xiàn)明顯變形。機(jī)加工后拆磨撐管。待U型板與其他零部件完成三次焊以后，最終將40 mm橫筋氣割掉，打磨切口至光平。

3.2 履帶架上件9，件10平板焊接后變形

圖2 U形板加工示意圖

a）原因分析

件9，件10平板用于安裝引導(dǎo)輪總成（圖1），為了留出安裝空間，U型板左上端設(shè)計(jì)有385×120長(zhǎng)槽（圖2）;下端為左右兩塊板270×45×δ20與其焊接。其結(jié)構(gòu)形式剛度較差;此外，U型板厚度δ8較薄。當(dāng)其四個(gè)角焊接件9、件10鋼板以后，由于焊接內(nèi)應(yīng)力的影響，導(dǎo)致件9、件10的間距發(fā)生變形，使得引導(dǎo)輪總成安裝困難，經(jīng)常由操作者打磨至要求尺寸，浪費(fèi)工時(shí)及砂輪。

b）處理方法:

增加8根工藝撐管即可解決此問題。即:在件9、件10平板間距的水平及垂直方向各點(diǎn)焊4根工藝撐管D30×3×L（L是間隔尺寸）于鋼板長(zhǎng)度兩端。增加撐管后，其效果是變成了矩形式牢固結(jié)構(gòu)。該處焊接變形得到控制。

3.3 履帶架底板變形

a）原因分析

底板材料為16Mn，厚度δ20，尺寸1 395×260。用IK－3000C型光電跟蹤切割機(jī)下料（圖3）。轉(zhuǎn)焊接，用CO2氣體保護(hù)焊打底焊，焊絲材料H08Mn2SiA，直徑D1.2。J502焊條蓋面，直徑D5。第一次焊接，當(dāng)U形板與件5及內(nèi)部各板，底板，端板焊接后，底板出現(xiàn)變形。經(jīng)分析，U形板焊接坡口設(shè)計(jì)合理，變形主要原因是焊接速度，電流電壓等焊接規(guī)范控制不利，焊件產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致底板呈現(xiàn)凹凸不平。常由操作者來(lái)整形，浪費(fèi)時(shí)間，影響加工進(jìn)度。

圖3 底板示意圖

b）處理方法

1）督促操作者嚴(yán)格控制適當(dāng)?shù)暮附铀俣取Ｋ俣冗^(guò)快，易造成未融合，未焊透;速度過(guò)慢，熱影響的區(qū)域會(huì)加寬，使晶粒粗大，變形也大。同時(shí)，控制適當(dāng)?shù)碾娏麟妷?

2）調(diào)整改進(jìn)工藝:下料時(shí)，原底板設(shè)計(jì)厚度為δ20，現(xiàn)將底板厚度增加到δ25，以留出5 mm加工余量;

3）增加了熱處理工序:消除應(yīng)力退火（圖4）。熱處理之前，先將左右兩個(gè)履帶架第一次焊后組件，以背靠背的方式，頭與尾相對(duì)，底板貼平，寬度對(duì)齊，周邊點(diǎn)焊牢固，以增加其剛度。待熱處理后，將左右履帶架拆磨開，打磨周邊至光平。

圖4 熱處理示意圖

4）增加一道機(jī)加工工序:銑平底板至要求255（圖5）。5 mm加工余量足以去除經(jīng)上序加工后，還未消除的變形量，得到平整光滑底面。

圖5 機(jī)加工底板示意圖

3.4 支重輪與底板磕碰

a）原因分析

見（圖1，圖3）六個(gè)支重輪與底板的六組4－M10螺紋孔對(duì)應(yīng)連接，支重輪的上部對(duì)應(yīng)鑲嵌于底板工字型孔中，輪與孔間距僅有幾毫米。裝配時(shí)有時(shí)會(huì)遇到其中幾個(gè)支重輪與孔磕碰，只能由操作者修磨孔邊以避讓支重輪，浪費(fèi)工時(shí)與輔料。經(jīng)分析圖樣可見:底板上這六個(gè)工字型孔的工序基準(zhǔn)在底板長(zhǎng)度右邊;而六組4－M10孔的工序基準(zhǔn)在底板長(zhǎng)度左端。由于兩個(gè)基準(zhǔn)不統(tǒng)一，難以保證各加工表面間的相互位置精度。即:前一道工序底板下料時(shí)，若長(zhǎng)度及孔產(chǎn)生誤差，則會(huì)導(dǎo)致底板焊接于履帶架后，以底板左端為基準(zhǔn)劃線加工螺紋孔4－M10位置不正確。此外，焊接或劃線的誤差也會(huì)影響到支重輪的裝配。

b）處理方法

1）根據(jù)圖樣計(jì)算出底板工字型孔到左端面的理論尺寸，并在加工中保證該尺寸。

2）提高底板焊接品質(zhì)，防止變形。

3）要求各組螺紋孔劃線準(zhǔn)確，減小累積誤差。

4）在整機(jī)裝配前，先用一個(gè)支重輪逐一試裝6個(gè)工字型孔，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修正誤差。采取以上措施后，徹底避免了裝配時(shí)磕碰現(xiàn)象發(fā)生。

除上所述外，還完善工藝:在第二次機(jī)加工工序后，增加一條要求:用24個(gè)M10×20的螺栓擰入底板的24－M10螺紋孔，以保護(hù)螺紋孔不被焊接飛濺及履帶架噴砂時(shí)損壞。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在改進(jìn)了工藝及采取相關(guān)措施以后，效果理想，能確保產(chǎn)品整機(jī)品質(zhì)，并節(jié)省了以前整形、修復(fù)的時(shí)間，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。此外，還對(duì)要求超聲波探傷的推進(jìn)器托架等重要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、工藝改進(jìn)，都取得良好效果。經(jīng)過(guò)多年生產(chǎn)實(shí)踐，制造工藝已日趨成熟。

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