挖掘机履带架定位夹紧工装的改进及研究

范栋

摘要：履带架定位设计的合理性与准确性对挖掘机的运行效率、性能发挥以及生产效益有直接影响。结合多年对挖掘机整机运行过程中常出现的四轮一带磨损、机体跑偏、履带啃轨等问题的原因调查与研究发现，其主要原因在于履带架中心面定位不准确、尺寸设计也不够标准上，所以要想解决问题，就要加强履带架定位夹紧工装的科学设计。本文结合挖掘机行走架设计要求、改进前工装分析进行探讨，提出有效的工装改进设计方案。

关键词：挖掘机；履带架定位；夹紧工装；设计方案；改进措施

履带架是挖掘机中重要的组成结构之一，履带是否能够稳定运行，直接关系着挖掘机的运行效果，一旦履带架定位出现问题，那么挖掘机机体就会出现跑偏、磨损、啃轨等情况发生，这样会造成挖掘机故障问题发生，影响正常运行。所以加强挖掘机履带架定位夹紧工装设计研究很重要，并且要结合现代挖掘机使用需求以及科学技术手段对其工装设计进行改进研究，从改进履带架中心面定位设计与尺寸设计两个方面着手研究，提出可行的改进途径。

一、挖掘机行走架设计技术要求

挖掘机行走架结构设计中主要针对左右履带、中间架等结构进行尺寸设计，还要加强左右履带架中心面的距离设定，并且对中心面的平行度进行设计，通常履带架中心面的平行度尺寸公差不可超过±5mm，一般以平行度公差为3.5mm为标准，高度公差不可超过±3mm，而对尺寸公差设计主要目的是为了方便于焊接中间架，中间架是为保持挖掘机整体平稳性而设计。设计平行公差主要目的是为了降低挖掘机行走过程中发生的跑偏几率，同时还能够有效减少四轮一带的磨损程度，也能够避免履带啃轨问题发生，进而稳定履带架运行、延长使用寿命。一旦履带架出现偏斜，机体行走就会出现向左或向右移动的现象，中间架和履带架移位，产生张力与压力，进而极容易引发开裂问题出现，直接影响挖掘机的运行效率。

二、改进前工装的分析

1、改进前的工装结构

挖掘机行走架总成拼焊工装的组成结构有：大小平台、中间架定位工装、直线导轨、履带架定位夹紧工装。其中履带架定位夹紧共有两组，每组有两个履带架定位夹紧装置，履带架定位夹紧在改进前的组成结构有：工装箱体、夹紧装置、定位轴承等，在拼焊过程中，轴承与履带架的底板焊接，能够稳固轴承与履带之间的牢固性，再用丝杆上螺纹块进行夹紧，提高稳定性。

2、改进原因

改进是因为之前的履带架定位夹紧装置还不够完善，常因各种原因出现移位、松动、啃轨、磨损等问题，常见的问题主要有以下几点：

（1）定位原理不适宜

定位原理对于履带架定位夹紧装置是否科学、合理有非常大的影响，采用轴承外圈定位法，以轴承为中心，借助固定优势，避免螺纹夹紧后被撑开尺寸发生变化，发生变化的则是中心面尺寸，该定位原理可以为履带架底板内侧的尺寸进行控制，保持原有尺寸，但并不是对履带架的所有尺寸公差进行保持保证。

2）履带架制造工艺水平差

履带架制造工艺差，制造精度也就相对较低，履带架各项尺寸公差明显超过标准要求，并且左右履带架之间的平行度也非常低，并以履带架内侧面的定位值为基本标准，转换工艺基准会导致尺寸公差越来越严重，平行度也越来越低，不能保证标准的设计要求。

左右履带架中心距的尺寸设计与平行度设计不够标准，是导致挖掘机跑偏、磨损、啃轨的主要原因，所以加强设计改进非常有必要。

三、工装改进设计

1、改进方案及要点

（1）保证平行度公差和尺寸公差

改进后工装的定位夹紧尺寸设计标准发生调整，调整过程中注重履带架开裆尺寸制造偏差的影响，在科学的试验调整下，履带架定位夹紧工装的底板两内侧面都成对称式定位夹紧，这样就可以保证履带架定位尺寸公差降到最低，保持其平行度。

（2）保证工艺基准与设计基准重合

结合挖掘机行走架设计，以左右履带架中心面设计标准为核心，改进后的履带架定位夹紧工装是以底板中心面设计标准为核心，采用对称式分开定位夹紧方法，这样就能够使得设计的定位尺寸与实际安置的定位尺寸完全相同，规避基准转换所带来的尺寸公差严重化发展的现象出现，更加保证夹紧效果。

（3）便于工装调整和维修

履带架定位夹紧工装主要是由两组定位夹紧装置而成，并且在工装装置上都设有相应数量的丝杆螺纹定位块，而改进后，加强了对螺纹定位块夹紧面的设计，夹紧面积放大，夹紧的整体性越来越好，即便是在履带架底板出现开裆尺寸，也不会导致螺紋撑开后的中心面尺寸发生变化，有明显偏差，继而可以有效的保持履带架中心距离，还能够保持履带架定位夹紧的平行度。

2、改进后的履带架定位夹紧装置

改进后的履带架定位夹紧装置主要由工装箱体、螺纹定位块、调整块和梯形丝杠等组成。旋转梯形丝杠，带动左右旋向的螺纹定位块向外撑开实现履带架中心面横向的定位，并夹紧履带架。调整块用于调整履带架开挡尺寸制造偏差。工装箱体高度是履带架高度方向的尺寸定位。通过摇把旋转梯形丝杠，使左右旋向的两个螺纹定位块同步向外移动，与履带架底板内侧面接触，迫使履带架中心面和两个螺纹定位块的中心面重合，实现履带架的中心面自动对中。履带架定位夹紧工装的4个（2组）定位夹紧装置的中心距是准确的，从而保证左右履带架的中心距。

3、改进后工装验证

（1）三坐标测量验证

采用三坐标对拼焊完成后的4套行走架进行测量。尺寸及其尺寸公差，左右履带架中心面平行度公差，高度尺寸及公差均在设计公差范围内，满足设计要求。

（2）装机试验

对4套行走架样机装机后进行20m直线行驶试验，测量跑偏量，跑偏量都小于国家标准GB/T9139—2008中规定跑偏量不得大于测量距离的7%（即1.4m）的要求。改进后的工装有效控制了挖掘机跑偏，且无履带啃轨现象。

（3）工装箱体强度刚度检验

借助有限元软件对改进后的工装箱体进行强度刚度校核。箱体材料为Q235A，计算结果显示，最大位移为4.73×10-4mm，最大应变为1.93×10-6mm，最大等效应力为0.782MPa，远远低于材料的屈服强度235MPa，箱体的变形非常小，满足强度要求。

通过对原有挖掘机的履带架定位夹紧部分的改进，保证了左右履带架中心距和左右履带架中心面平行度拼焊精度的设计要求。对行走架样机装机后进行20m直线行驶试验，跑偏量满足规定的要求，无履带啃轨现象。

结语：针对原有履带架定位夹紧工装，在左右履带架和中间架总成拼焊时，履带架中心面平行度和尺寸超差，其定位原理难以保证行走架拼焊精度的设计要求。履带架中心面平行度和尺寸超差，是导致挖掘机整机行驶跑偏、四轮一带磨损和履带啃轨等问题产生的主要因素之一。改进后的履带架定位夹紧工装，以履带架底板开裆两内侧面对称撑开方式，实现了以履带架中心面为定位基准，保证工艺基准和设计基准重合，消除因基准转换定位而引起的累积误差。改进后的履带架定位夹紧工装，对履带架底板开挡尺寸制造精度较低的履带架，保证左右履带架中心距和左右履带架中心面平行度拼焊的精度更有效。改进后的工装质量可靠，已投入某挖掘机行走架总成拼焊生产中。

参考文献：

[1]王绪桥.浅议挖掘机跑偏与履带架制造精度[J].建筑机械化，2014，35（10）；

[2]石慧勇.挖掘机履带架储油盘开裂的修复与改进方案[J].工程机械与维修，2014（9）.endprint