小松WA470-6型裝載機(jī)蓄電池箱優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘要：由于作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，車輛蓄電池箱本身存在設(shè)計(jì)缺陷，車輛在作業(yè)過程中蓄電池箱會(huì)積攢大量煤塵，易導(dǎo)致蓄電池短路，引起火災(zāi)。本文針對(duì)小松WA470-6型裝載機(jī)存在的上述問題，選取一臺(tái)WA470-6型裝載機(jī)對(duì)其蓄電池箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，運(yùn)行一段時(shí)間來測試合理化改造后的效果。

關(guān)鍵詞：蓄電池箱;裝載機(jī);優(yōu)化設(shè)計(jì)

0" "引言

裝載機(jī)作為工程機(jī)械中最具代表性的產(chǎn)品之一[1]，具有作業(yè)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、傳遞平穩(wěn)、操作輕便、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)。在我公司的主要生產(chǎn)作業(yè)中，大噸位裝載機(jī)主要用于港口煤炭清場及攢垛、散糧作業(yè)、礦石裝卸倒運(yùn)等港口作業(yè)，在港口生產(chǎn)中發(fā)揮著無可替代的作用。

我公司有23臺(tái)小松WA470-6型裝載機(jī)，主要用于煤炭清場及攢垛作業(yè)，因作業(yè)環(huán)境比較惡劣，嚴(yán)重影響到車輛的安全可靠性，尤其是蓄電池箱由于其本身存在設(shè)計(jì)缺陷，造成設(shè)備在作業(yè)過程中蓄電池箱內(nèi)積攢大量煤塵（見圖1），容易導(dǎo)致蓄電池短路，引發(fā)火災(zāi)。

針對(duì)小松WA470-6型裝載機(jī)存在的上述問題，我們選取一臺(tái)WA470-6型裝載機(jī)對(duì)其蓄電池箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)蓄電池箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使外露蓄電池箱滿足密封性能要求，以此來提高車輛的安全性。

1" " 故障現(xiàn)象

本公司有23臺(tái)小松WA470-6型裝載機(jī)，使用年限為5年以上，作為公司的主力車型，主要用于礦石、糧食、化肥以及煤炭的裝卸或清場攢垛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每臺(tái)小松WA470-6型裝載機(jī)每月工作臺(tái)時(shí)約為260h以上，長時(shí)間的高強(qiáng)度作業(yè)，尤其是東港區(qū)參與煤炭作業(yè)的設(shè)備，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)蓄電池箱銹蝕嚴(yán)重、蓄電池極柱燒融、全車無電等現(xiàn)象，較為危險(xiǎn)。為防患于未然，需要定期安排專業(yè)人員對(duì)蓄電池箱進(jìn)行清理，作業(yè)量較大，影響設(shè)備的使用率。因此，尋找一種合理的解決方法是十分必要的。

2" "故障原因分析

蓄電池箱是蓄電池的承載構(gòu)件，對(duì)車輛的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要作用。小松WA470-6型裝載機(jī)蓄電池箱由于在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)行使用等方面的不足，時(shí)常出現(xiàn)蓄電池箱故障。多為箱門密封不嚴(yán)，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)部積煤較多，使車輛出現(xiàn)安全隱患。

通過對(duì)公司內(nèi)所有小松WA470-6型裝載機(jī)的蓄電池箱進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)主要是東港區(qū)參與煤炭作業(yè)的車輛才會(huì)出現(xiàn)蓄電池箱銹蝕嚴(yán)重或蓄電池極柱燒融的現(xiàn)象。因此，我們選取一臺(tái)參與煤炭作業(yè)的裝載機(jī)進(jìn)行故障原因分析。

2.1" "作業(yè)環(huán)境較為惡劣

小松WA470-6型裝載機(jī)作為公司的主力車型，實(shí)行的是四班制度，使用率較高。在東港區(qū)該型裝載機(jī)主要參與煤炭清場、攢垛作業(yè)，煤塵較大。同時(shí)考慮到環(huán)保因素，作業(yè)場地需要定期噴灑中水。分析認(rèn)為，中水與煤塵混合，具有較強(qiáng)的腐蝕性，易導(dǎo)致蓄電池箱銹蝕。煤炭中混有較多金屬雜質(zhì)，時(shí)間一長導(dǎo)致蓄電池正負(fù)極連接，便會(huì)燒融蓄電池極柱或者燒壞車輛總保險(xiǎn)。

2.2" "蓄電池?fù)p壞

小松WA470-6型裝載機(jī)采用的是免維護(hù)的蓄電池，在平時(shí)使用中不需要添加電解液。但是由于作業(yè)場地不平的因素，作業(yè)過程中可能導(dǎo)致蓄電池出現(xiàn)損壞或者電解液從溢液口流出，腐蝕蓄電池箱。在平時(shí)車輛檢查中，需重點(diǎn)檢查固定蓄電池裝置是否松動(dòng)，蓄電池是否破損，如果出現(xiàn)上述問題立即整改。

2.3" "蓄電池箱存在設(shè)計(jì)缺陷

蓄電池箱是蓄電池的承載構(gòu)件，對(duì)裝載機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要作用，其主要包括門板、內(nèi)部加強(qiáng)筋、密封膠條和防脫搭扣等零部件。通過觀察發(fā)現(xiàn)，小松WA470-6型裝載機(jī)蓄電池箱多用空心密封膠條卡裝在箱體邊緣上，通過門軸和鎖扣的拉緊力來壓縮安裝在門框上的密封膠條，使門板與膠條面接觸，密封相對(duì)嚴(yán)密。

但是由于蓄電池箱本身設(shè)計(jì)原因，蓄電池箱蓋靠近車體一邊為蓄電池電源線留的凹槽（如圖2所示），尺寸較大，即使在門壓緊情況下，煤塵和水也會(huì)從這個(gè)孔進(jìn)入到蓄電池箱中，使得整車供電出現(xiàn)安全隱患，影響車輛的安全性。

通過上述分析可知，導(dǎo)致蓄電池箱銹蝕嚴(yán)重、蓄電池極柱燒融、全車無電等故障的故障原因有三個(gè)：一是作業(yè)環(huán)境惡劣，空氣中煤塵與中水混合導(dǎo)致蓄電池箱銹蝕嚴(yán)重;二是蓄電池?fù)p壞，引起電解液滲漏，電解液腐蝕蓄電池箱;三是蓄電池箱本身存在設(shè)計(jì)缺陷，蓄電池箱蓋預(yù)留的電源線凹槽尺寸太大，煤塵從此處進(jìn)去到蓄電池箱中，使得整車供電出現(xiàn)安全隱患。

3" "蓄電池箱優(yōu)化設(shè)計(jì)

作業(yè)環(huán)境因素我們無法解決，只能對(duì)蓄電池箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。針對(duì)蓄電池箱存在的設(shè)計(jì)缺陷，需對(duì)蓄電池箱進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在蓄電池箱門靠近車體一邊的凹槽處添加一塊護(hù)板，以阻擋從此處進(jìn)入煤塵和水，具體改進(jìn)方案如下。

3.1" "板材的選取

考慮到作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣，且蓄電池含有電解液，使用普通鋼材質(zhì)制作護(hù)板極易腐蝕、生銹[2]，因此參考材料標(biāo)準(zhǔn)GB/T4237-2007《不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》、GB/T3280-2007《不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》，選取耐酸316號(hào)不銹鋼制作護(hù)板，既可以防止空氣氧化，又可以阻止電解液腐蝕。

3.2" "確定尺寸和位置

小松WA470-6型裝載機(jī)蓄電池電源線是在蓄電池上方，因此設(shè)計(jì)蓄電池箱護(hù)板時(shí)，需要預(yù)留出電源線孔位，確定孔位的尺寸和直徑。運(yùn)用二維軟件AutoCAD畫出護(hù)板零件圖，如圖3所示。

3.3" "護(hù)板安裝

按照?qǐng)D3零件圖上的尺寸進(jìn)行加工，然后進(jìn)行安裝，安裝過程中，需要將電源線拆下，從護(hù)板孔中穿過，用螺栓將護(hù)板固定。在護(hù)板的上部加裝密封條，護(hù)板與蓄電池箱接縫處用玻璃膠密封。護(hù)板安裝效果如圖4所示。

4" "實(shí)施效果

將優(yōu)化后的WA470-6型裝載機(jī)與未優(yōu)化的裝載機(jī)進(jìn)行比較，使用了12個(gè)月，運(yùn)行2000h以上，運(yùn)行期間裝載機(jī)蓄電池箱均未進(jìn)行清理。通過對(duì)比可知，優(yōu)化后的蓄電池箱內(nèi)干凈整潔，未發(fā)現(xiàn)積煤，蓄電池箱也未銹蝕，而其他未優(yōu)化的裝載機(jī)蓄電池箱內(nèi)積煤較多，嚴(yán)重的已經(jīng)開始銹蝕。

目前，我公司已將該改進(jìn)方案應(yīng)用到其他小松 WA470-6 型裝載機(jī)上。實(shí)踐證明，對(duì) WA470-6 型裝載機(jī)蓄電池箱進(jìn)行改進(jìn)，減少了蓄電池箱內(nèi)積煤，提高了蓄電池箱的使用壽命，增強(qiáng)了裝載機(jī)在使用過程中的安全性和可靠性，達(dá)到了預(yù)期效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂軍.沃爾沃L180F型裝載機(jī)失速故障分析[J].工程機(jī)械與維修，2021（6）：38-39.

[2] 王倩，王佳利，曲洪萍.鐵路客車用蓄電池箱箱門結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].科技風(fēng)，2019（4）：151.