CYE-1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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設(shè)計(jì)研究的目的和意義 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是對(duì)這三年來(lái)的學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，運(yùn)用模擬軟件，把理論知識(shí)和具體實(shí)踐相結(jié)合，也是對(duì)我們所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)及技能的一個(gè)評(píng)估。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅能夠?qū)Υ髮W(xué)所學(xué)課程幾個(gè)方面專業(yè)知識(shí)進(jìn)行一次全面，系統(tǒng)的綜合訓(xùn)練，也是對(duì)我們實(shí)踐能力進(jìn)一步的檢驗(yàn)。 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)是在柴油鏟運(yùn)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,由于它具有無(wú)廢氣污染、噪聲小、工作溫度低、維修量小、生產(chǎn)費(fèi)用低、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越多的被礦山所采用，并取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 后橋擺動(dòng)架是礦山上用于礦石開(kāi)采的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)上的重要部分，它能夠保證電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)順利地通過(guò)凹凸不平的地面。 對(duì)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)而言，后橋擺動(dòng)架是一個(gè)十分關(guān)鍵的部件，設(shè)計(jì)不好就會(huì)使車身在通過(guò)凹凸不平的地面會(huì)劇烈搖晃，而且會(huì)出現(xiàn)斷裂和焊縫開(kāi)裂現(xiàn)象。因此，擺動(dòng)架設(shè)計(jì)有著重要的使用及經(jīng)濟(jì)意義。 1.2 鏟運(yùn)機(jī)應(yīng)用與發(fā)展回顧 鏟運(yùn)機(jī)的外貌如圖1.1 圖1.1 鏟運(yùn)機(jī) 我國(guó)是一個(gè)地下資源豐富的國(guó)家，井下礦山在我國(guó)的礦山總數(shù)中占有的數(shù)量很多，在井下開(kāi)采中的裝載工作是最繁重的體力勞動(dòng)。 50年代初期，我國(guó)一些大型并下礦山開(kāi)始引進(jìn)蘇聯(lián)制造的裝載機(jī)。60年代，我國(guó)研制成功第一臺(tái)裝載機(jī)，從此我國(guó)井下裝載機(jī)制造業(yè)不斷發(fā)展并形成了批量生產(chǎn)的能力。國(guó)產(chǎn)裝載機(jī)廣泛地應(yīng)用于我國(guó)礦山后，極大地提高了井下礦山的生產(chǎn)效率，減輕了礦山的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。早期的裝運(yùn)機(jī)是氣動(dòng)的，它帶有鏟斗或工作機(jī)構(gòu)和料倉(cāng)，其行走機(jī)構(gòu)為充氣輪胎式的，瑞典的T—2G和T—4G以及國(guó)產(chǎn)的ZYQ—12和ZYQ—14型都屬于這種類型的裝運(yùn)機(jī)。 1970年代，我國(guó)地下礦山從美國(guó)引進(jìn)柴油鏟運(yùn)機(jī)，這是地下礦裝備上的重大改革。目前我國(guó)井下礦山已經(jīng)比較廣泛地應(yīng)用這種內(nèi)燃驅(qū)動(dòng)的無(wú)軌式裝載設(shè)備。以柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的無(wú)軌自行裝載設(shè)備，擺脫了軟道、風(fēng)管或電纜的束縛，使機(jī)器提高了機(jī)動(dòng)性，體現(xiàn)在井下可特大型的柴油鏟運(yùn)機(jī)調(diào)運(yùn)至采區(qū)的各個(gè)出礦處作業(yè)。簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理、減少了輔助設(shè)施的敷設(shè)和維修，從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但是．柴油鏟運(yùn)機(jī)一個(gè)突出的缺點(diǎn)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣對(duì)人體有危害，而目前對(duì)廢氣凈化處理的效果還不夠理想，還需要用強(qiáng)大的通風(fēng)量來(lái)稀釋排放的廢氣，尤其是在獨(dú)頭巷道內(nèi)使用(如平巷掘進(jìn)等等)會(huì)結(jié)通風(fēng)帶來(lái)很大的困難。基于這種原因，在柴油鏟運(yùn)機(jī)之后，出現(xiàn)了電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)即用電動(dòng)機(jī)代替柴油機(jī)，用纏繞在卷筒上可收故長(zhǎng)度的電細(xì)向電動(dòng)機(jī)供電。這種動(dòng)力的改變，克服了燃油產(chǎn)生的廢氣污染，可是拖曳的電纜大大地影響了鏟運(yùn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性，因此提高鏟運(yùn)機(jī)的可靠性與生產(chǎn)率，改善司機(jī)的操作條件和作業(yè)環(huán)境是井下裝載設(shè)備改進(jìn)的方向。 70年代，我國(guó)開(kāi)始研究應(yīng)用無(wú)軌采礦工藝技術(shù)，為與工藝酣套，1975年首次從波蘭引進(jìn) LK—型2立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)105臺(tái)在梅山鐵礦等冶金礦山試用。因其使用效果 良好，隨后又進(jìn) 口了芬蘭的TORO—0型 1．3 立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)、德國(guó)的 LF—1型 2立方米柴油鏟運(yùn)機(jī) 、法國(guó)的CT—00型 0．83立方米 和 CT—00型 3.8立方米柴油鏟運(yùn)機(jī) 、美國(guó)EHST—1A0．76立方米和922E、922D型1．7立方米電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)和柴油鏟運(yùn)機(jī)。在我國(guó)，進(jìn)口鏟運(yùn)機(jī)在新型技術(shù)推廣應(yīng)用初期發(fā)揮了重要作用。 因?yàn)檫M(jìn)口設(shè)備價(jià)格比較昂貴，供應(yīng)部件管理困難，許多中小型礦山都不能發(fā)展起來(lái)。為此 ，l970年代中期，有關(guān)研究院所開(kāi)始了國(guó)產(chǎn)鏟運(yùn)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)工作。國(guó)內(nèi)最先研發(fā)的鏟運(yùn)機(jī)為柳州T程機(jī)械廠與長(zhǎng)沙礦山研究院和廈門(mén)工程機(jī)械廠合作，以ZIA0、ZIS0型露天裝載機(jī)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的DZIAO、DZLS0型柴油鏟運(yùn)機(jī)。后來(lái)，揚(yáng)州冶金機(jī)械廠與馬鞍山礦山研究院合作開(kāi)發(fā)了WJD1．5型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)；長(zhǎng)沙礦山研究院與嘉興冶金機(jī)械廠、沈陽(yáng)冶金機(jī)械廠、南昌通用機(jī)械廠、衡陽(yáng)冶金機(jī)械廠合作研制了DCY一1型1立方米 、WJD一1．5 1．5 立方米電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，CY一1型 1．3立方米、CY一35型2立方米、922D 1．7立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)；南昌通用機(jī)械廠與南昌礦山機(jī)械研究所合作開(kāi)發(fā)了 WJD一0．76型 0．76立方米。電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)北京礦冶研究總院與江西拖拉機(jī)廠合作研制了 WJ—1型0．83立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)等。到1990年代初期，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了斗容 0．4～2．5立方米的系列柴油和電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。除上述鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)廠商外，還有太原重型機(jī)器廠廠、吉林冶金機(jī)械廠、山東金嶺鐵礦機(jī)修廠和華山汽車修造廠等。 在總結(jié)“七五”、“八五”攻 關(guān)的經(jīng)驗(yàn)后，研究開(kāi)發(fā)人員對(duì)前期工作進(jìn)行 了深刻反思。從“九五”攻關(guān)起 ，鏟運(yùn)機(jī)攻關(guān)重點(diǎn)從強(qiáng)凋國(guó)產(chǎn)化率調(diào)整為注重整機(jī)性能和可靠性，零部件配套注重質(zhì)量和可靠性，和國(guó)際知名工廠一樣，走全球化的道路?！熬盼濉逼陂g衡陽(yáng)冶金機(jī)械廠與長(zhǎng)沙礦山研究院以及廣西高峰礦業(yè)公司聯(lián)合攻關(guān)研制的 CY一3．5G(CY一4)型4立方米柴油鏟運(yùn)機(jī)就是按這一新思路研究開(kāi)發(fā)的第一型高性能鏟運(yùn)機(jī)，其變速箱 、變矩器 、驅(qū)動(dòng)橋 、低污染柴油機(jī)以及關(guān)鍵液壓控制閥都采用國(guó)際先進(jìn)技術(shù) ，應(yīng)用了彈簧制動(dòng)等最新技術(shù)，變速箱電控操作和多盤(pán)濕式制動(dòng)器液壓松閘，性能已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。從此，國(guó)內(nèi)井下無(wú)軌采礦設(shè)備開(kāi)發(fā)幾乎都按這一模式進(jìn)行，國(guó)產(chǎn)采礦設(shè)備的性能水平跨上一個(gè)新臺(tái)階。 衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械總廠衡陽(yáng)力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)有限責(zé)任公司是中國(guó)第一家井下鏟運(yùn)機(jī)專業(yè)制造公司、中國(guó)大型鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)基地。通過(guò)20年引進(jìn)、消化和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，已成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鏟運(yùn)機(jī)系列產(chǎn)品，并榮獲國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品稱號(hào)及國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。產(chǎn)品有CY、CYE系列井下鏟運(yùn)機(jī)以及CA-8地下礦山自卸汽車，產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于有色、冶金、化工及黃金礦山。尤其是2002年由衡陽(yáng)有色冶金機(jī)械廠的力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的CA-8地下礦山自卸汽車，經(jīng)過(guò)一年的工業(yè)試驗(yàn)在山東某礦取得了很大的成功，得到了該礦的認(rèn)可，并于2003年再次向力達(dá)鏟運(yùn)機(jī)制造有限公司訂購(gòu)4臺(tái)CA-8地下礦山自卸汽車。核工業(yè)第六研究所并入南華大學(xué)之后，南華大學(xué)在地下礦山運(yùn)輸設(shè)備方面的研究力量得到加強(qiáng)，原核工業(yè)第六研究所曾在1998年研究開(kāi)發(fā)了我國(guó)第一臺(tái)KZC-5地下礦山自卸汽車。所以，項(xiàng)目研究人員既具有研究開(kāi)發(fā)地下礦山自卸汽車的經(jīng)驗(yàn)，又有較高的理論計(jì)算基礎(chǔ)。 1.3 未來(lái)技術(shù)發(fā)展展望 (1)發(fā)動(dòng)機(jī) 近幾年內(nèi)仍將以簡(jiǎn)單可靠的低污染風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)為主，然后逐步研究應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制 的電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。前端式裝載機(jī)大部分采用柴油機(jī)作為動(dòng)力，僅在井下某些不能使用柴油機(jī)的地方，才以氣壓或電作為動(dòng)力。裝載機(jī)使用的柴油機(jī) 都是四沖程的。井下前端式裝載機(jī)使用的柴油機(jī)，要求排放的廢氣中含有的有害氣體較少，以減少污染。此外，還要增設(shè)機(jī)外凈化裝置。 (2)制動(dòng)系統(tǒng) 現(xiàn)在普遍使用的彈簧松閘、壓力制動(dòng)的制動(dòng)器將會(huì)向安全、可靠系統(tǒng)簡(jiǎn)單的壓力松閘、彈簧制動(dòng)的全封閉多盤(pán)濕式制動(dòng)器方向發(fā)展。儲(chǔ)能器充壓閥和反向調(diào)節(jié)腳制動(dòng)閥將得到普遍應(yīng)用。 (3)變速箱 將以液壓控制型式和電磁閥控制型式的變速箱為主。汽車用的自動(dòng)換檔變速箱很難在鏟運(yùn)機(jī)上得到普遍應(yīng)用，因?yàn)樵阽P斗插入裝載時(shí)，要求變速箱承載的力矩最大，插入阻力和插入時(shí)速度在很短的時(shí)問(wèn)內(nèi)發(fā)生會(huì)急劇變化 ，將使變速箱在檔位之間快速跳換，使變速箱離合器工作在承載能力差的不穩(wěn)定的過(guò)渡狀態(tài) ，經(jīng)常導(dǎo)致變速箱異常損害。 (4)遙控技術(shù) 遙控技術(shù)是對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制和監(jiān)測(cè)的技術(shù)。它是利用自動(dòng)控制技術(shù)，通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而形成的一門(mén)綜合性技術(shù)。一般都是指對(duì)遠(yuǎn)距離的受控對(duì)象的單一的或兩種極限動(dòng)作進(jìn)行控制的技術(shù)，在人們的生產(chǎn)生活中具有廣泛的應(yīng)用空間。手動(dòng)和遙控鏟運(yùn)機(jī)將實(shí)現(xiàn)一體化，即在設(shè)計(jì)手動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的同時(shí)考慮遙控動(dòng)作如何實(shí)現(xiàn)，預(yù)留與遙控系統(tǒng)快速聯(lián)接的液壓接口、電器和裝配位置。遙控液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)和電器系統(tǒng)將按功能模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只要將相應(yīng)的遙控功能模塊裝上，普通手控鏟運(yùn)機(jī)就成了標(biāo)準(zhǔn)的遙控鏟運(yùn)機(jī)。 (5)自診斷技術(shù) 汽車電子控制系統(tǒng)中，執(zhí)行器是決定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行和汽車行駛安全的主要器件，當(dāng)執(zhí)行器發(fā)生故障時(shí)，往往會(huì)對(duì)汽車的行駛造成一定的影響。因此，對(duì)于執(zhí)行器故障的處理方法通常是：當(dāng)確認(rèn)為執(zhí)行器故障時(shí)，由ECU根據(jù)故障的嚴(yán)重程度采取相應(yīng)的安全措施的實(shí)施，在控制系統(tǒng)中，又專門(mén)設(shè)計(jì)了故障保險(xiǎn)系統(tǒng)。 (6)能源技術(shù) 近年來(lái)，隨著新材料的開(kāi)發(fā)，高效電池技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，其能量密度已經(jīng)達(dá)到普通鉛酸電池的5倍以上，因此，研發(fā)電池驅(qū)動(dòng)的小斗容鏟運(yùn)機(jī)已成為當(dāng)前的主要內(nèi)容。 （7）廢氣凈化 廢氣凈化可以采取選擇優(yōu)質(zhì)燃料，選擇燃燒完全的內(nèi)燃機(jī)及加強(qiáng)維護(hù)檢修等機(jī)內(nèi)措施；還應(yīng)采取對(duì)排出廢氣進(jìn)行凈化處理及加強(qiáng)通風(fēng)等機(jī)外措施。 1.4 設(shè)計(jì)擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題和研究方法 做擺動(dòng)架的受力模型，可簡(jiǎn)化為懸臂梁。由于擺動(dòng)軸和橋支座之間的作用力較大，擺動(dòng)軸和后車架 頻繁斷裂或 擺動(dòng)架體焊縫撕裂。如果增加焊縫強(qiáng)度，則會(huì)引起后車架側(cè)板嚴(yán)重變形。增加 擺動(dòng) 軸軸頸的長(zhǎng)度，雖然可以減少擺動(dòng)軸的斷裂次數(shù)，但銅套的更 換頻次并未下降，反而增加了擺動(dòng)架體的失效概率。根據(jù)用戶反饋，擺動(dòng)架體的失效形式主 要為焊縫撕裂或鋼板變形；銅套的失效形式主要為擠壓變形而非正常磨損失效；后車架 (橋支座) 的失效形式主要為焊縫撕裂和鋼板嚴(yán)重變形。 在充分分析 CYE-1 型鏟 運(yùn)機(jī)現(xiàn)結(jié)構(gòu)各 種失效形式和失效原因的基礎(chǔ)上，決定采用簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu) 替代懸臂梁結(jié)構(gòu)。雙支承 式擺動(dòng)架結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。前支承板為剖分式結(jié)構(gòu)，后支承板為整體結(jié)構(gòu)，下部開(kāi)有裝配工藝孔，上部留有工作泵空間。前后支承板設(shè)有加注潤(rùn)滑脂的油孔和油道。 圖 1.2 雙支承式擺動(dòng) 1. 加強(qiáng)板 2. 驅(qū)動(dòng)橋 3. 后支承板 4. 銅套 5. 前支承板架 由于CYE-1 型鏟運(yùn)機(jī) 結(jié)構(gòu)緊湊，后驅(qū)動(dòng)橋部位空間狹窄，其前端有傳動(dòng)軸伸出，后端有安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的液壓工作泵和 主油管。擺動(dòng)架體前端 的支承軸套和焊接在后車架支承板上的軸孔聯(lián)接，形 成鋼套-銅套轉(zhuǎn)動(dòng)副，便于傳動(dòng)軸穿過(guò)。擺動(dòng)架體后支承軸 與后支承板 的軸孔形成轉(zhuǎn)動(dòng)軸 -銅套轉(zhuǎn)動(dòng)副。雙支承 擺動(dòng)架體結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示。 1. 前支承套 2. 驅(qū)動(dòng)橋 3. 后支承軸 圖 1.3 雙支承擺動(dòng)架體 2 鏟運(yùn)機(jī)總體分析 2.1 鏟運(yùn)機(jī)的組成系統(tǒng)及功能 鏟運(yùn)機(jī)通常是由車架(前、后機(jī)架)、發(fā)動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、制動(dòng)系統(tǒng)、操作機(jī)構(gòu)及儀表、電器線路等幾大部分組成。各種不同型式的鏟運(yùn)機(jī)都有一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)示意圖。現(xiàn)以較先進(jìn)的輪胎行走、前、后機(jī)身鉸接連接、鏟斗前端裝載的最常見(jiàn)鏟運(yùn)機(jī)為例，它的基本結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。 圖2.1輪胎式鏟運(yùn)機(jī)組成系統(tǒng)圖 1.鏟斗 2.工作機(jī)構(gòu) 3.電器系統(tǒng) 4.操作機(jī)構(gòu) 5轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 6.駕駛室 7.液壓油箱 8.主傳動(dòng)軸 9.柴油機(jī) 10.變矩器 11.變速器 12.前后本身 13.剎車機(jī)構(gòu) 14.前橋 車架是鏟運(yùn)機(jī)的骨架，把其它機(jī)構(gòu)全部承載到車架上。在前車架上，焊有安裝工作機(jī)構(gòu)的耳座和安裝前橋軸的底座；在后車架上，焊有安裝發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱等的支座。后橋則是通過(guò)懸架鉸接在后車架上。后橋軸相對(duì)于后車架垂直擺動(dòng)一定角度，使裝載機(jī)在不平路面行駛時(shí)同時(shí)著地，改善行駛性能。 發(fā)動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))是為鏟動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，使鏟動(dòng)機(jī)滿足各種作業(yè)狀況的需要。傳動(dòng)系統(tǒng)是將發(fā)動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī))所提供的動(dòng)力傳給變短器，再經(jīng)主傳動(dòng)軸傳遞到變速箱，最后經(jīng)由前、后橋傳動(dòng)軸傳給前、后橋驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，完成行走和鏟裝作業(yè)。 工作機(jī)構(gòu)是由液壓系統(tǒng)提供壓力能，使舉升油缸、翻斗油缸按要求運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)大冒、回轉(zhuǎn)架、連桿、鏟斗運(yùn)作，完成裝卸物料的需要。各類裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)都應(yīng)滿足如下基本要求：生產(chǎn)率高；插入和鏟取能力大，能耗?。唤Y(jié)構(gòu)和工作尺寸適應(yīng)條件需要；零部件受力狀態(tài)良好，強(qiáng)度和壽命合理；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造維修容易，操作使用方便。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是由液壓系統(tǒng)提供壓力能為轉(zhuǎn)向油缸按要求使前、后機(jī)身在中間鉸接處相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成行駛中轉(zhuǎn)向的需要。為了使用井下坑內(nèi)作業(yè)，井下前端機(jī)與露天前端機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有所不同，井下前端式裝載機(jī)設(shè)有選擇閥，這是為了使用井下前端裝載機(jī)前后雙向運(yùn)行時(shí)使司機(jī)對(duì)左右轉(zhuǎn)向有相同的反應(yīng)。 制動(dòng)系統(tǒng)是采用不同形式(氣制動(dòng)、氣一液制動(dòng)、全液壓制動(dòng))的制動(dòng)方式和制動(dòng)器，使行駛中的鏟運(yùn)機(jī)停止運(yùn)行，它是鏟運(yùn)機(jī)設(shè)備及人身安全的保證。 操作機(jī)構(gòu)具有控制機(jī)器前進(jìn)、后退、快、但、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)及裝卸礦石等功能，它是鏟運(yùn)機(jī)的神經(jīng)中樞。 儀表及電器線路。儀表是為監(jiān)測(cè)整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)而配置的。電器線路是將儀表指示燈、報(bào)警信號(hào)、照明燈、保護(hù)裝置、各種開(kāi)關(guān)及按鈕按要求用不同導(dǎo)線連接起來(lái)，使鏟運(yùn)機(jī)處于有序的運(yùn)行狀態(tài)。 2.2 鏟運(yùn)機(jī)的工作方式 地下礦鏟運(yùn)機(jī)是一種裝卸運(yùn)作業(yè)聯(lián)合一體的自行式設(shè)備的工作過(guò)程由5種工況組成： (1)插入工況 動(dòng)臂下放，鏟斗放置地面，斗尖觸地斗底板與地面呈30度角，開(kāi)動(dòng)地下鏟運(yùn)機(jī)，鏟斗借助機(jī)器的牽引插入料避。 (2)鏟裝工況 鏟斗插入料堆后，轉(zhuǎn)動(dòng)鏟斗鏟取物料，待鏟斗口降至近似水平為止。 (3)重載運(yùn)輸工況 鏟斗鏟裝滿物料后舉升動(dòng)臂，將鏟斗舉升至運(yùn)輸位置(即鏟斗斗底離地高度不小于機(jī)器的最小允許離地間隙)，然后驅(qū)動(dòng)機(jī)器駛問(wèn)卸載點(diǎn)。 (4)卸載工況 在卸裁點(diǎn)，舉升動(dòng)臂使鏟斗至卸載位置翻轉(zhuǎn)鏟斗，向沼并料倉(cāng)或運(yùn)輸車輛卸載，鏟斗物料卸凈后下放動(dòng)臂，使鏟4權(quán)復(fù)至運(yùn)輸位置。 (5)空載運(yùn)輸工況卸載結(jié)束后，地下鏟運(yùn)機(jī)再由卸載點(diǎn)返回裝載點(diǎn)。 工況(1)與工況(2)由于作業(yè)時(shí)間很短，故通常將(1)、(2)兩種工況視為一個(gè)工況，稱為鏟裝工況。 在鐵礦井下生產(chǎn)過(guò)程中，從采礦作業(yè)面到溜并單程運(yùn)距為50一150m，行駛中耍轉(zhuǎn)2—3個(gè)彎道，鏟運(yùn)機(jī)司機(jī)在操作技術(shù)較熟練的倩況下，一個(gè)純工作循環(huán)大約要用L 5—4分鐘時(shí)間。 2.3 鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)水平 我國(guó)的鏟運(yùn)機(jī)技術(shù)主要為在研究學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的零部件技術(shù)和整機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研究開(kāi)發(fā)的整體技術(shù) (衡陽(yáng)力達(dá)的922D、922E型為美國(guó)引進(jìn)技術(shù)和金川金格的LF一9．3型為德國(guó)GHH技術(shù))，目前我國(guó)的鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)水平只相當(dāng)于上世紀(jì)90年代的國(guó)際水平。 (1)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù) 國(guó)內(nèi)鏟運(yùn)機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基本都采用德國(guó)Deutz公司的兩級(jí)燃燒低污染風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)，最新的計(jì)算機(jī)控制的水冷發(fā)動(dòng)機(jī)由于外圍系統(tǒng)復(fù)雜，控制程序調(diào)整和故障處理困難而很少采用。 (2) 變速箱技術(shù) 目前國(guó)產(chǎn)鏟運(yùn)機(jī)的變速箱采用行星變速箱技術(shù)，動(dòng)力經(jīng)二級(jí)液力變矩器，超越離合器輸入行星變速器。它由變速裝置，前后橋驅(qū)動(dòng)換接裝置及拖發(fā)動(dòng)裝置等組成。 (3)制動(dòng)技術(shù) 制動(dòng)系統(tǒng)日前主要以壓力制動(dòng)、彈簧松閘的全封閉多盤(pán)濕式制動(dòng)器(LCB)為主，鉗盤(pán)式制動(dòng)器正在被逐漸淘汰，能實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)和停牟制動(dòng)合而為一的新型壓力松閘(SAHR)全封閉多盤(pán)濕式制動(dòng)、彈簧制動(dòng)器已經(jīng)在部分機(jī)型上得到應(yīng)用。 (4)驅(qū)動(dòng)橋 2 m立方以下的鏟運(yùn)機(jī)驅(qū)動(dòng)橋以國(guó)產(chǎn)橋?yàn)橹?，其差速鎖只有牙嵌式自由輪式；3-4 m立方鏟運(yùn)機(jī)采用進(jìn)口橋，差速鎖以牙嵌式自由輪式為主，少數(shù)采用有限防滑差速鎖技術(shù)。它主要由橋殼、主傳動(dòng)器、差速器、輪邊行星減速機(jī)構(gòu)、制動(dòng)裝置和輪胎等部分組成。 (5)液壓系統(tǒng) 液力—機(jī)械傳動(dòng)是基于水力學(xué)的歐拉方程式，以液體的動(dòng)能進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)方式。這種傳動(dòng)方式在鏟運(yùn)機(jī)中已得到應(yīng)用，它主要的優(yōu)先有：使鏟運(yùn)機(jī)具有自動(dòng)適用性。當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)向礦巖堆中插入、爬坡運(yùn)行等外載荷突然變化時(shí)，能自動(dòng)增大牽引力，降低運(yùn)行速度，以克服增大的外載荷，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)因外載荷增大而熄火。反之，當(dāng)外載荷減小時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)又能自動(dòng)減少牽引力，提高運(yùn)行速度。這樣，就大大地縮短了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高了裝載能力。有利于提高鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。由于液力傳動(dòng)的工作介質(zhì)是油液，它能吸收并減輕來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和外載荷的震動(dòng)和沖擊。同時(shí)，使鏟運(yùn)機(jī)起步平穩(wěn)，從而保護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器，延長(zhǎng)了鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。有助于提高鏟運(yùn)機(jī)的通過(guò)能力，鏟運(yùn)機(jī)能以任意小的速度行駛，使車輪與地面的粘著力增加，從而提高鏟運(yùn)機(jī)的通過(guò)能力?？梢栽谳d荷下?lián)Q擋而不必分離動(dòng)力，簡(jiǎn)化了操作。 (6)遙控技術(shù) 我國(guó)鏟運(yùn)機(jī)的遙控技術(shù)完全為自主研發(fā)的，為視距 內(nèi)遙控 ，井下有效控制距離大于100 m?？刂浦噶钪饕捎谜{(diào)頻模擬信號(hào)單個(gè)傳送，尚未采用無(wú)線數(shù)字信號(hào)傳送技術(shù)；可控制的動(dòng)作包括前進(jìn)、后退 、左轉(zhuǎn) 、右轉(zhuǎn) 、收斗 、翻斗 、升臂 、降臂 、全油門(mén)、半油門(mén)、制動(dòng)、大燈開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)、熄火等 14～l6個(gè)動(dòng)作。 (7)漏電保護(hù)技術(shù) 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)漏電保護(hù)系 統(tǒng)為國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的技術(shù) ，分離線 監(jiān)測(cè)保護(hù)和在線監(jiān)測(cè)保護(hù)兩類。離線監(jiān)測(cè)漏電 保護(hù)系統(tǒng)在鏟運(yùn)機(jī)供電系統(tǒng)合閘前或斷電后，對(duì)其供用電系統(tǒng)進(jìn)行絕緣檢監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)故障 狀態(tài)下，供電系統(tǒng)無(wú)法合閘。在線監(jiān)測(cè)漏 電保護(hù)則是在鏟運(yùn)機(jī)通電狀態(tài)下對(duì)漏 電狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常則立即跳閘保護(hù) 。在線監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)又分為全 域(同一變壓器供電的全部網(wǎng)絡(luò))監(jiān)測(cè)和局部 (鏟運(yùn)機(jī)供電總閘到鏟運(yùn) 機(jī)之間)監(jiān)測(cè)漏電保護(hù)系統(tǒng)，全域監(jiān)測(cè)系統(tǒng)易受其它用電器的影響。目前主 要采用在線監(jiān)測(cè)保護(hù)系統(tǒng)。 (8)電纜自動(dòng)收放系統(tǒng) 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)電纜卷筒有臥式卷筒和立式卷筒兩種主要型式。 國(guó)外TAMROCK公司生產(chǎn)的TORO系列電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)采用臥式卷筒外，其余基本上都采用立式卷筒 我國(guó)電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)到目前為止都是采用立式卷筒，寬立式卷筒配套排纜裝置，窄型卷筒不帶排纜裝置。控制電纜卷筒自動(dòng)收放電纜的液壓系統(tǒng)為自主研發(fā)技術(shù)，在減少系統(tǒng)發(fā)熱和卸荷節(jié)能等方面優(yōu)于美國(guó)技術(shù)。 (9)尾氣靜化技術(shù) 柴油鏟運(yùn)機(jī)的尾氣處理一方面是選用低污染柴油機(jī)，另一方面是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣進(jìn)行凈化處理。我國(guó)尾氣凈化措施有：選擇優(yōu)質(zhì)燃料。為了減少氧化硫的生成量，應(yīng)盡量選用低硫燃料；為降低油煙濃度，還應(yīng)盡可能降低燃料中高沸點(diǎn)芳香烴的含量；采用有害氣體生成濃度最低的菜油機(jī)；機(jī)外的氧化催化法；機(jī)外洗滌法；催化-洗滌聯(lián)合凈化法；通風(fēng)稀釋法。 2.4 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)與柴油鏟運(yùn)機(jī)相比，除機(jī)動(dòng)性外，其余指標(biāo)(諸如裝載能力、作業(yè)成本、綜合采礦成本、可靠性、維修量、噪聲等)均優(yōu)于柴油鏟運(yùn)機(jī)，已受到設(shè)計(jì)、制造與使用部門(mén)越來(lái)越廣泛的重視。阿特拉斯一柯普柯公司認(rèn)為:“從改善井下作業(yè)環(huán)境、降低通風(fēng)成本以及柴油情況上看，柴油鏟運(yùn)機(jī)正逐漸被電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)所代替，設(shè)計(jì)者正著眼于發(fā)展大斗容(達(dá)13.7米“)和多規(guī)格品種電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。”因此，隨著電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)電纜纏繞裝置的進(jìn)一步完善和供電方式的改進(jìn)，電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)在地下礦山的使用比例將會(huì)逐漸增加(1973年電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)占地下鏟運(yùn)機(jī)總銷量的3%，1983年為1500)。國(guó)內(nèi)外部份電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)本要技術(shù)參數(shù)如表2.2所示。 表2.2 電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 為擴(kuò)大電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的使用范圍、改善性能、解決其機(jī)動(dòng)性、靈活性問(wèn)題，目前電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的發(fā)展有以下幾方面: （1）水平電纜纏繞裝置 為解決因拖曳電纜而影響電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的機(jī)動(dòng)性和靈活性問(wèn)題，有必要改進(jìn)現(xiàn)有的電纜纏繞裝置的結(jié)構(gòu)形式。芬蘭Toro公司設(shè)計(jì)了新的水平電纜纏繞裝置(圖2.3)這種電纜纏繞裝置的繞入點(diǎn)可以變動(dòng)，使繞入側(cè)處于最佳位置，從而增加了機(jī)器的靈活性。 Toro系列電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的水平電纜纏繞 裝置就是用水平布置的電纜卷筒，依靠特制的可自由擺動(dòng)的電纜導(dǎo)向臂，使扁電纜以螺旋 線的形狀纏繞在水平卷筒上。 圖2.3 芬蘭Toro公司設(shè)計(jì)了新的水平電纜纏繞裝置 1. 水平卷筒 2.后車架 3.導(dǎo)向臂 4.扁電纜 （2）帶移動(dòng)插梢電纜架空線供電的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 1980年加拿大賈維斯一克 拉克公司在JS一50oE電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)上配備了輔助的架空線供電裝置，在Fox獷試驗(yàn)獲得成功。圖2.4為 該系統(tǒng)的原理圖，通過(guò)一個(gè)移動(dòng)插銷 由架空線供電。架空線 為三相四線制，移動(dòng)插銷(圖2.5)通過(guò)上、下和側(cè)面滾輪，可以自由而平穩(wěn)地在T型鋼梁上運(yùn)行。插銷前后共8個(gè)集電棒，通過(guò)彈簧壓緊 架空導(dǎo)線而使電纜獲得 電流。當(dāng)移動(dòng)插銷 運(yùn)行到架空線終端或者要離開(kāi)主要運(yùn)行 線路時(shí)(無(wú)架空導(dǎo)線的巷道或地區(qū))，則可通過(guò) 有自動(dòng)張緊控制器的電纜卷筒收、放電纜，由電纜供電而自由運(yùn)行。賈維斯一克拉克公司設(shè)計(jì)的JS一702E型。 圖2.4移動(dòng)插銷供電 圖2.5 移動(dòng)插銷 （3）微型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 為了擴(kuò)大電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 的使用范圍，在回采薄礦脈或含礦斷層礦石時(shí)，為減少貧化損失，控制礦石品位，用以代替電耙出礦或軌道式 裝載機(jī)，法國(guó)研制了CT-500EH微型電 動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)，斗容0.3米“(為目前世界上斗容最小的電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī))。當(dāng)運(yùn)距為50米時(shí)，機(jī)器的小時(shí)裝載能力為17^-20噸，班產(chǎn)量達(dá)110^-130噸，可以有效地用來(lái)代替電耙出獷。 微型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)由于機(jī)體只有80匣米寬，可在最窄的巷道內(nèi)作業(yè)，性能優(yōu)于電耙或風(fēng)動(dòng)裝載機(jī)，是回采窄的板狀傾斜礦體、窄的和彎曲的斷層含礦礦脈的一種理想的裝運(yùn)機(jī)械。 （4）發(fā)展大型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 為適應(yīng)地下采礦作業(yè)或地下工 程采場(chǎng)與巷道變化的不周要求，擴(kuò)大鏟運(yùn)機(jī)的使用范圍，應(yīng)么產(chǎn)多種型號(hào)與規(guī)格的電 動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)。據(jù)瑞典對(duì)3Q多個(gè)地下工程和礦山的調(diào)查:對(duì)載重為10噸 級(jí)別的電動(dòng)鏟運(yùn) 機(jī)感興趣，電纜長(zhǎng)度最好為200-250米。 3 CYE型電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)總體參數(shù)與原理 圖3.1 CYE一1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī) 3.1 CYE電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) CYE一1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3.2，外形見(jiàn)圖2.1由于CYE-1.5電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)是在引進(jìn)全套922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)資料的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)的，因此保留了922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的大部分特點(diǎn)，例如:三點(diǎn)式鉸接結(jié)構(gòu)增加了其穩(wěn)定性，采用全密封油冷多盤(pán)式制動(dòng)器，工作機(jī)構(gòu)采用先導(dǎo)控制.為鏟運(yùn)機(jī)專門(mén)設(shè)計(jì)的前后驅(qū)動(dòng)橋等等。但根據(jù)我國(guó)的國(guó)情和922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)使用情況作了許多改進(jìn)。 表3.2 CYE一1電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)的技術(shù)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 參數(shù) 1 額定斗容 2 額定載重量 2t 3 最大牽引力 50KN 4 最大鏟取力 45KN 5 卸載高度 1150mm 6 鏟斗最大舉升高度 3250mm 7 爬坡能力 12 8 最小轉(zhuǎn)彎半徑 4260mm（鏟斗外側(cè)） 9 最大轉(zhuǎn)向角 38 10 行駛速度 0—8km/h 11 機(jī)架擺動(dòng)角 8 12 軸距 2200mm 13 最小離地間隙 220mm 14 電動(dòng)機(jī)額定功率 45kw Y225M-4 15 電纜有效長(zhǎng)度 95m 16 整機(jī)重量 7t 17 輪胎規(guī)格 10.00-20 18 外形尺寸 6069x1300x2000(mm) 3.2 CYE電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)工作原理 3.2.1 液壓系統(tǒng)工作原理 如圖3.3所示，變量泵1用法蘭連接到功率輸出箱上，該泵將油壓入變量馬達(dá)2，油泵的斜盤(pán)可在之間改變角度；油馬達(dá)的斜盤(pán)可在間改變角度。變量泵上裝有補(bǔ)油泵3，補(bǔ)油泵上裝有安全閥4和單向閥5，補(bǔ)油泵通過(guò)吸油濾油器7從油箱6將油補(bǔ)充給因系統(tǒng)泄漏減少的油量，泄漏的油通過(guò)回油管流回油箱。變量油馬達(dá)上裝有由高壓閥8 、液壓換向閥9和低壓溢流閥10組成的多作用組合閥，此組合閥上還裝有截止閥17.它處于關(guān)閉位置時(shí)，對(duì)系統(tǒng)沒(méi)有影響，處于開(kāi)啟位置時(shí)，使油流繞過(guò)馬達(dá)，在鏟運(yùn)機(jī)被拖曳時(shí)此閥要打開(kāi)。為控制變量泵和變量馬達(dá)，裝有腳踏操作的液壓控制系統(tǒng)。 圖3.3 液壓系統(tǒng)工作原理 3.2.2 液壓系統(tǒng)工作的優(yōu)點(diǎn) (1)使鏟運(yùn)機(jī)具有自動(dòng)適用性。當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)向礦巖堆中插入、爬坡運(yùn)行等外載荷突然變化時(shí)，能自動(dòng)增大牽引力，降低運(yùn)行速度，以克服增大的外載荷，從而避免了發(fā)動(dòng)機(jī)因外載荷增大而熄火。反之，當(dāng)外載荷減小時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)又能自動(dòng)減少牽引力，提高運(yùn)行速度。這樣，就大大地縮短了作業(yè)循環(huán)時(shí)間，提高了裝載能力。 (2)有利于提高鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。由于液力傳動(dòng)的工作介質(zhì)是油液，它能吸收并減輕來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)和外載荷的震動(dòng)和沖擊。同時(shí)，使鏟運(yùn)機(jī)起步平穩(wěn)，從而保護(hù)了發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)器，延長(zhǎng)了鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命。 (3)有助于提高鏟運(yùn)機(jī)的通過(guò)能力，鏟運(yùn)機(jī)能以任意小的速度行駛，使車輪與地面的粘著力增加，從而提高鏟運(yùn)機(jī)的通過(guò)能力，使鏟運(yùn)機(jī)在泥濘和潮濕的條件下順利工作。 (4)可以在載荷下?lián)Q擋而不必分離動(dòng)力，簡(jiǎn)化了操作，液力原件可以在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)變速，從而使換擋次數(shù)減少。 3.2.3 電氣部分 922E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)使用的是1000V電源，而CYE-l.5電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)使用的是380V電源。因此在最初配設(shè)計(jì)中，除了電源等級(jí)、起運(yùn)方案不同(前者為直接趕動(dòng)，后者為Y_△型起動(dòng))，其電氣原理基本相同。在使用中發(fā)現(xiàn)了許多問(wèn)題: (1)真空接觸器極易損壞； (2)漏電保護(hù)一是價(jià)格貴，二是反應(yīng)過(guò)于靈敏無(wú)法使用; (3)延時(shí)繼電器故障率很高; (4)焦電環(huán)易格壞。 4 鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架主要部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 4.1 設(shè)計(jì)方案和思路 后橋擺動(dòng)架的技術(shù)難點(diǎn)是要保證鏟運(yùn)機(jī)在通過(guò)凹凸不平的地面時(shí)，后橋能通過(guò)擺動(dòng)架相對(duì)于后車架擺動(dòng)，使鏟運(yùn)機(jī)能穩(wěn)定的通過(guò)。擺動(dòng)架的擺動(dòng)角度要控制在一定的范圍內(nèi)，以保證擺動(dòng)的幅度不會(huì)太大。下圖4.1為后橋擺動(dòng)架的總體方案圖。 圖4.1 后橋擺動(dòng)架的總體方案圖 4.2 后橋擺動(dòng)架的設(shè)計(jì)和計(jì)算 給出條件：額定斗容1m3，額定載重2000kg，鏟取力42kN，最大牽引力48kN，電機(jī)功率45kw，車速0~7.5km/h，后橋擺動(dòng)角±6°，最小轉(zhuǎn)彎半徑4200mm(外側(cè))，最大卸載高度978mm，整機(jī)重量7.2t. 4.2.1 軸的設(shè)計(jì) 軸的設(shè)計(jì)要求： 1. 便于軸上零件拆裝。 2. 保證軸上零件準(zhǔn)確定位和固定可靠。 3. 具有良好制造工藝性的措施。 4. 影響軸的強(qiáng)度和剛度的因素及保證措施。 圖4.2 軸 1. 根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和軸的受力情況，取軸的后端直徑為64mm，長(zhǎng)度為32mm. 2. 由于軸肩處是為了定位墊片，所以取直徑為60mm，長(zhǎng)度為4mm。 3. 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得第三段軸的直徑為65mm，長(zhǎng)度為52mm。 4. 由于最左端軸段要與擺動(dòng)叉焊接，必須要承受較大的力，故取其直徑為120mm， 長(zhǎng)度為90mm。 5. 緊接的軸肩是起定位作用，并且該段軸要與軸承配合，取其直徑為110mm，長(zhǎng)度為57mm。 6. 軸肩處和軸的前端，后端要倒角。 7. 由于軸承受的載荷較大，但沖擊并不大，所以軸的材料采用40Gr。 故所設(shè)計(jì)的軸如圖4.2所示。 4.2.2 軸的強(qiáng)度校核 通過(guò)對(duì)軸進(jìn)行受力分析，知道軸主要受彎曲應(yīng)力的影響，其受力圖如下圖所示， 圖4.3 軸的受力分析 F的大小為額定載重和車的重量之和， 根據(jù)受力情況得 F1+F2= 根據(jù)力矩平衡得 x128=F2x160 由上面的兩式可得 F1=71.875x F2=20.125x 彎矩圖如圖4.4所示 圖4.4 彎矩圖 最大彎矩發(fā)生在第一個(gè)支點(diǎn)處 M=128x92x=11776 軸的最小直徑為64 故軸的抗彎截面系數(shù)W==26144.4 軸的計(jì)算應(yīng)力==50 查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1得 材料為40Gr的軸許用彎曲應(yīng)力[]為70. <[] 故滿足其強(qiáng)度要求。 4.2.3 軸的剛度校核 把軸看成是梁，梁的類型及載荷簡(jiǎn)圖如圖4.5所示 圖4.5 軸所受的載荷簡(jiǎn)圖 令c為外伸端長(zhǎng)度，l為支點(diǎn)間距離。 則c=128，l=160 階梯軸的當(dāng)量直徑 其中----------階梯軸第i段的長(zhǎng)度，； -----------階梯軸第i段的直徑，； L-----------階梯軸的計(jì)算長(zhǎng)度，； Z-----------階梯軸計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)的軸段數(shù)。 根據(jù)軸的偏轉(zhuǎn)角公式， ， . 所以最大偏轉(zhuǎn)角為0.0015. 撓度 . 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 一般用途的軸的允許撓度 取 同樣查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 圓錐滾子軸承處的允許偏轉(zhuǎn)角為0.0016. 得知該軸滿足其剛度要求。 4.2.4 軸承的選擇 因軸承在后橋擺動(dòng)架擺動(dòng)時(shí)要同時(shí)承受徑向力和軸向力的作用，故選圓錐滾子軸承，根據(jù)工作要求，與軸承1配合的軸段1的直徑為110mm，殼體的內(nèi)徑為200mm，并且軸段1的長(zhǎng)度為57mm，故選用圓錐滾子軸承7522。與軸承2配合的軸端2的直徑為65mm，殼體的內(nèi)徑為140mm，并且軸段2的長(zhǎng)度為52mm，故選用圓錐滾子軸承7613. 其示意圖如圖4.6所示 1 2 圖4.6 軸承示意圖 4.2.5 軸承的壽命計(jì)算 軸承的基本額定動(dòng)載荷可按下式粗略計(jì)算 <（或） 式中 C-------------基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值，N； P--------------當(dāng)量動(dòng)載荷，N； ------------壽命因數(shù)； ------------速度因數(shù)； ------------力矩載荷因數(shù)，力矩較小時(shí)，力矩較大時(shí)； ------------沖擊載荷因數(shù)； ------------溫度因數(shù)； ------------軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動(dòng)載荷，N； ------------軸承尺寸及性能表中所列軸向基本額定動(dòng)載荷，N. 由于鏟運(yùn)機(jī)不是經(jīng)常都是滿載荷使用，使用壽命定在20000h. 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取=3.02. 由于軸承所受的力矩并不大，故取. 由于后橋擺動(dòng)架的擺動(dòng)次數(shù)是由路面情況決定的，擺動(dòng)速度并不快，所以軸承的轉(zhuǎn)速并不大，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取. 由于后橋擺動(dòng)架在工作時(shí)受中等沖擊，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取 由于后橋擺動(dòng)架在工作時(shí)的溫度低于120°，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取 軸承的受力情況如圖4.7所示 圖4.7 軸承的受力分析 根據(jù)力矩平衡原理， 其中F=92 解方程組得 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 知兩個(gè)軸承內(nèi)部軸向力為 軸承1的Y取1.4，軸承2的Y取1.7. 則 軸承還受到牽引力的作用， 軸向受力情況如圖4.8所示 圖4.8 軸向力分析 因?yàn)? 所以軸承1被“放松”，軸承2被“壓緊” ， 。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 軸承1的判斷系數(shù)為0.42， 所以取X=0.40，Y=1.4 = >20000 故軸承1滿足其壽命要求。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 軸承2的判斷系數(shù)為0.35 = >20000 故軸承2也滿足其壽命要求。 綜上可知軸承1,2同時(shí)滿足其壽命要求。 4.2.6 軸承的靜載荷計(jì)算 對(duì)低速旋轉(zhuǎn)或緩慢擺動(dòng)的軸承，應(yīng)分別計(jì)算額定動(dòng)載荷和額定靜載荷。額定靜載荷的計(jì)算公式如下： 式中 -------------基本額定靜載荷計(jì)算值，N； --------------當(dāng)量靜載荷，N； --------------安全因數(shù)； -------------軸承尺寸及性能中所列徑向基本額定靜載荷； -------------軸承尺寸及性能中所列軸向基本額定靜載荷。 當(dāng)量靜載荷的計(jì)算公式為和中的較大值。 -------------徑向載荷，N； -------------軸向載荷，N； -------------徑向靜載荷系數(shù)； --------------軸向靜載荷系數(shù)； 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取=0.4，=0.8 對(duì)于軸承1， => 故= 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 取=3， 所以 軸承1滿足要求。 對(duì)于軸承2，=， = 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取=3，=350 故 軸承2也滿足要求。 4.2.6 螺栓組連接的設(shè)計(jì) 螺栓組聯(lián)接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要解決螺栓組聯(lián)接接合面形狀和螺栓分布排列問(wèn)題： 1、 接合面形狀設(shè)計(jì) 接合面形狀——為了便于加工和便于對(duì)稱布置螺栓，通常都設(shè)計(jì)成軸對(duì)稱的簡(jiǎn)單幾何形狀，如下圖4.9所示： 圖4.9 結(jié)合面形狀圖 加工面形狀——接合面較大時(shí)采用環(huán)狀、條狀結(jié)構(gòu)，以減少加工面，且提高聯(lián)接的平穩(wěn)性和剛度，如下圖4.10所示： 圖4.10 加工面形狀圖 2、螺栓分布排列設(shè)計(jì) 螺栓分布排列設(shè)計(jì)應(yīng)使各螺栓受力合理、便于劃線和裝拆、聯(lián)接緊密。 1） 對(duì)稱布置螺栓，使螺栓組的對(duì)稱中心和聯(lián)接接合面的形心重合，從而保證聯(lián)接接合面受力比較均勻。 2） 當(dāng)采用鉸制孔用螺栓聯(lián)接組時(shí)，不要在平行于工作載荷的方向上成排地布置8個(gè)以上的螺栓，以免載荷分布過(guò)于不均。如圖4.11所示 圖4.11 螺栓分布排列設(shè)計(jì) 3） 當(dāng)螺栓組聯(lián)接的載荷是彎矩或轉(zhuǎn)矩時(shí)，應(yīng)使螺栓的位置適當(dāng)靠近聯(lián)接接合面的邊緣，以減少螺栓的受力，如下圖4.12所示： 圖4.12 螺栓分布圖 4） 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目應(yīng)取成偶數(shù)，以便于分度和劃線，同一螺栓組中螺栓的材料、直徑和長(zhǎng)度均應(yīng)相同，如圖4.13所示。 圖4.13 分布在同一圓周上的螺栓數(shù)目圖 5） 螺栓排列應(yīng)考慮扳手空間，給予螺栓合理的間距和邊距。對(duì)于壓力容器等緊密性要求較高的重要聯(lián)接。 6） 設(shè)計(jì)應(yīng)避免螺栓承受附加的彎曲載荷。即在鑄，鍛件等的粗糙表面上安裝螺栓時(shí)，應(yīng)制成凸臺(tái)或沉頭座；當(dāng)支承面為傾斜表面時(shí)，應(yīng)采用斜面墊圈等。以保證被聯(lián)接件、螺母和螺栓頭支承面平整，并與螺栓軸線相互垂直。 圖4.14 避免螺栓產(chǎn)生彎曲載荷圖 綜上所述，將螺栓組連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為圖4.15所示 圖4.15 螺栓組的設(shè)計(jì) 4.2.7 螺栓組連接的計(jì)算 1，對(duì)螺栓進(jìn)行強(qiáng)度校核 對(duì)螺栓組進(jìn)行受理分析知，螺栓組受傾覆力矩的作用，示意圖如圖4.16所示 圖4.16 螺栓的組的受力分析 單個(gè)螺栓--后車架的受力變形如圖4.17所示 圖4.17 單個(gè)螺栓--后車架的受力變形圖 分析可知螺栓組產(chǎn)生的力矩應(yīng)與外加的傾覆力矩相等 即 因 則 于是螺栓所受的最大載荷為 式中：z------------總的螺栓個(gè)數(shù)； ------------各螺栓軸線到底板軸線的距離； ----------中最大的值。 =112.5,=22.5,=67.5 = 預(yù)緊力的計(jì)算公式為 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取=1.2， 結(jié)合面，螺栓個(gè)數(shù), = 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，螺栓相對(duì)剛度，螺栓的內(nèi)徑為17.294. 螺栓所受的總拉力為 故螺栓的計(jì)算應(yīng)力為 采用6.8級(jí)螺栓，，安全因數(shù)取4 可見(jiàn)螺栓的強(qiáng)度足夠。 2，校核機(jī)架是否滑移 支架結(jié)合面不滑移的條件為 由于螺栓數(shù)目12，而 故 而 所以 成立，機(jī)架不會(huì)發(fā)生滑移。 5 鏟運(yùn)機(jī)后橋擺動(dòng)架主要部件的焊接工藝 5.1 焊接結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 焊接結(jié)構(gòu)與鉚接、鑄造、鍛造結(jié)構(gòu)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造合理，易簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕自重，板厚限制小，制造周期短，成本低，還可焊接不同金屬材料等。作為焊接結(jié)構(gòu)本身還具有以下特點(diǎn)： ①整體性強(qiáng)。一方面焊接結(jié)構(gòu)具有很好的氣和水的密封性.另一方面剛度大，對(duì)應(yīng)力集中因素和缺陷較為敏感，選材時(shí)應(yīng)注意。 ②設(shè)計(jì)靈活性大.幾何形狀幾乎不受限制，璧厚不受影響，也可法行異種金屬焊接.實(shí)現(xiàn)物盡其用.。 ③適用于制作大型或重型機(jī)器、設(shè)備。單件、小批量、越大的產(chǎn)品采用焊接結(jié)構(gòu)越優(yōu)越。 ④成品率高。一且出現(xiàn)焊接缺陷，修復(fù)容易，很少產(chǎn)生廢品。 ⑤焊接過(guò)程會(huì)局部改變材料的性能，使結(jié)構(gòu)中的性能不均勻.甚至部分材料性能會(huì)有所下降，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和斷裂行為產(chǎn)生一定影響。 ⑥焊接結(jié)構(gòu)中必然存在焊接殘余應(yīng)力和交形，易產(chǎn)生裂紋.不僅影響結(jié)構(gòu)的外形和尺寸還會(huì)影響結(jié)構(gòu)的承載能力，對(duì)焊后加工也影響其尺寸的穩(wěn)定性和加工精度。 ⑦不同的制造工藝，如冷加工、切削、焊后熱處理等都會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生不同影響。 ⑧必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高安全使用的可靠性。 5.2 常用的焊接方法 1、 焊條電弧焊 利用電弧作為熱源，用手工操縱焊條進(jìn)行焊接方法稱為焊條電弧焊。焊條電弧焊與氣焊相比：首先，由于熱源溫度高，熱量集中，因此焊接速度快，生產(chǎn)率高，熱影響區(qū)小，焊接變形??；其次，焊條藥皮熔化后產(chǎn)生氣體和熔渣，機(jī)械保護(hù)效果較好，而且藥皮還有冶金處理作用，能除去有害元素，添加合金元素，因此焊條電弧焊焊縫化學(xué)成分較好?？傊?，焊條電弧焊焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，焊接變形小。焊條電弧焊與埋弧焊相比，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，各種焊接位置、焊接結(jié)構(gòu)中焊機(jī)不能到達(dá)的部位以及各種不規(guī)則的焊縫，焊條電弧焊都能實(shí)施焊接；但焊條電弧焊對(duì)焊工操作技術(shù)要求高，焊接質(zhì)量不易穩(wěn)定，厚工件長(zhǎng)焊縫焊接時(shí)生產(chǎn)率較低。 在我國(guó)，目前焊條電弧焊仍然是應(yīng)用最多的一種焊接方法。一般來(lái)說(shuō)，焊條電弧焊適應(yīng)于單件小批生產(chǎn)，厚度2mm以上、各種焊接位置的、短的、不規(guī)則的焊縫，以及焊機(jī)不能到達(dá)的部位的焊接。但一定要有電源和相應(yīng)的焊條、鈦等易氧化的金屬不能用焊條電弧焊?，F(xiàn)在我國(guó)已有薄板焊條電弧焊機(jī)和特細(xì)焊條，可以焊接厚度為1-2mm的低碳鋼薄板結(jié)構(gòu)。 2、 等離子弧焊 等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊。它是利用電極和工件之間地壓縮電弧（叫轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)移電?。?shí)現(xiàn)焊接的。所用的電極通常是鎢極。產(chǎn)生等離子弧的等離子氣可用氬氣、氮?dú)?、氦氣或其中二者之混合氣。同時(shí)還通過(guò)噴嘴用惰*氣體保護(hù)。焊接時(shí)可以外加填充金屬，也可以不加填充金屬。 等離子弧焊焊接時(shí)，由于其電弧挺直、能量密度大、因而電弧穿透能力強(qiáng)。等離子弧焊焊接時(shí)產(chǎn)生的小孔效應(yīng)，對(duì)于一定厚度范圍內(nèi)的大多數(shù)金屬可以進(jìn)行不開(kāi)坡口對(duì)接，并能保證熔透和焊縫均勻一致。因此，等離子弧焊的生產(chǎn)率高、焊縫質(zhì)量好。但等離子弧焊設(shè)備（包括噴嘴）比較復(fù)雜，對(duì)焊接工藝參數(shù)的控制要求較高。 鎢極氣體保護(hù)電弧焊可焊接的絕大多數(shù)金屬，均可采用等離子弧焊接。與之相比，對(duì)于1mm以下的極薄的金屬的焊接，用等離子弧焊可較易進(jìn)行。下圖為等離子焊接圖 圖5.1 等離子焊接系統(tǒng) 3、 電阻焊 這是以電阻熱為能源的一類焊接方法，包括以熔渣電阻熱為能源的電渣焊和以固體電阻熱為能源的電阻焊。由于電渣焊更具有獨(dú)特的特點(diǎn)，故放在后面介紹。這里主要介紹幾種固體電阻熱為能源的電阻焊，主要有點(diǎn)焊、縫焊、凸焊及對(duì)焊等。 電阻焊一般是使工件處在一定電極壓力作用下并利用電流通過(guò)工件時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱將兩工件之間的接觸表面熔化而實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。通常使用較大的電流。為了防止在接觸面上發(fā)生電弧并且為了鍛壓焊縫金屬，焊接過(guò)程中始終要施加壓力。 進(jìn)行這一類電阻焊時(shí)，被焊工件的表面善對(duì)于獲得穩(wěn)定的焊接質(zhì)量是頭等重要的。因此，焊前必須將電極與工件以及工件與工件間的接觸表面進(jìn)行清理。 點(diǎn)焊、縫焊和凸焊的牾在于焊接電流（單相）大（幾千至幾萬(wàn)安培），通電時(shí)間短（幾周波至幾秒），設(shè)備昂貴、復(fù)雜，生產(chǎn)率高，因此適于大批量生產(chǎn)。主要用于焊接厚度小于3mm的薄板組件。各類鋼材、鋁、鎂等有色金屬及其合金、不銹鋼等均可焊接。 4、 電渣焊 電渣焊是以熔渣的電阻熱為能源的焊接方法。焊接過(guò)程是在立焊位置、在由兩工件端面與兩側(cè)水冷銅滑塊形成的裝配間隙內(nèi)進(jìn)行。焊接時(shí)利用電流通過(guò)熔渣產(chǎn)生的電阻熱將工件端部熔化。根據(jù)焊接時(shí)所用的電極形狀，電渣焊分為絲極電渣焊、板極電渣焊和熔嘴電渣焊。電渣焊的優(yōu)點(diǎn)是：可焊的工件厚度大（從30mm到大于1000mm），生產(chǎn)率高。主要用于在斷面對(duì)接接頭及丁字接頭的焊接。 電渣焊可用于各種鋼結(jié)構(gòu)的焊接，也可用于鑄件的組焊。電渣焊接頭由于加熱及冷卻均較慢，熱影響區(qū)寬、顯微組織粗大、韌、因此焊接以后一般須進(jìn)行正火處理。 5、 釬焊 釬焊是采用比母材熔點(diǎn)低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)，低于母材熔化的溫度，利用液態(tài)釬料潤(rùn)濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接的焊接方法。釬焊時(shí)要求兩母材的接觸面很干凈，因此要用釬劑。釬焊的主要作用是去除母材和液態(tài)釬料表面上的氧化物與油污等，保護(hù)母材和釬料在加熱過(guò)程中不致進(jìn)一步氧化，以及改善釬料對(duì)母材表面的潤(rùn)濕能力等。釬焊接頭的質(zhì)量在很大程度上取決于釬料。釬料應(yīng)具有合適的熔點(diǎn)與良好的潤(rùn)濕性，能充分填充間隙，能使母材形成牢固結(jié)合，得到具有一定的力學(xué)性能與物理化學(xué)性能的接頭。 5.3 擺動(dòng)叉的焊接工藝 擺動(dòng)叉的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示 圖5.1 擺動(dòng)叉的結(jié)構(gòu)圖 由上面的圖可知，擺動(dòng)叉是由各零件通過(guò)焊接裝配成的，上圖中很多零件之間都開(kāi)有單邊V型坡口，為的就是將左內(nèi)筋板，左外筋板，右內(nèi)筋板，右外筋板焊接在左底板和右底板上，使左，右底板能承受更大的力。采用的方法是手工電弧焊。焊條型號(hào)是E4303，焊條牌號(hào)是J422，藥皮類型是鈦鈣型。 焊接工藝要素和規(guī)范的選擇： 1、 焊前準(zhǔn)備 焊前準(zhǔn)備是指坡口的制備、接頭的裝配和焊接區(qū)域的清理等工作。它對(duì)接頭的焊接質(zhì)量起重要的作用。碳鋼和低合金鋼部件的焊縫坡口可以采用機(jī)械加工或火焰切割制備，而不銹鋼部件的坡口應(yīng)采用等離子切割或機(jī)械加工方法制備。擺動(dòng)叉的坡口采用氧乙炔氣切割，利用氣割可以得到任何角度的形、形、單邊形、形等坡口，此法更適合厚鋼板的切割，生產(chǎn)率很高。氣割有手工（靈活，但邊緣不夠平直精確，適用于單件或小批生產(chǎn)）、半自動(dòng)（應(yīng)用廣，為提高效率可同時(shí)安裝二、三把割炬，能將形、形坡口一次切成）、自動(dòng)（質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，但靈活性較差，適合于大批量生產(chǎn)）切割方法。坡口兩側(cè)的內(nèi)、外表面必須清除銹斑、氧化膜和油垢等污染，這是防止焊縫產(chǎn)生氣孔和裂紋的有效措施。焊條電弧焊焊接區(qū)的清理寬度一般要求在20mm范圍內(nèi)。焊件組裝時(shí)，接頭兩側(cè)邊緣必須相互對(duì)準(zhǔn)，這不僅是保證焊縫外形和尺寸的基本要求，而且也是為了避免接頭受力時(shí)產(chǎn)生附加的彎曲力矩。焊件組裝后應(yīng)作錯(cuò)邊量的檢查。在壓力容器制造中，對(duì)接接頭錯(cuò)邊量的要求較高。 二、焊接工藝規(guī)范參數(shù) 對(duì)焊條電弧焊和埋弧焊焊接工藝規(guī)范參數(shù)主要包括焊前的預(yù)熱溫度、焊接電參數(shù)（電流、電壓、電流種類、頻率、焊接速度和送絲速度等）、后熱溫度和保溫時(shí)間，消氫處理溫度和保溫時(shí)間，焊后熱處理和消除應(yīng)力處理制度等。對(duì)氣體保護(hù)焊，還應(yīng)包括氣體種類，混合比和流量等。所有這些參數(shù)在焊接工藝細(xì)則中必須明確規(guī)定。 （一）焊前預(yù)熱溫度的選定 預(yù)熱溫度是焊接工藝規(guī)范的主要參數(shù)之一。焊前的預(yù)熱具有下列幾方面的有利作用：降低焊接熱影響區(qū)的冷卻速度，避免淬硬組織的形成，防止冷裂紋并改善熱影響區(qū)的塑性；減小了焊接區(qū)的溫度梯度，從而降低了焊接接頭的內(nèi)應(yīng)力；擴(kuò)大了焊接區(qū)的加熱范圍，使焊接接頭在較寬的區(qū)域內(nèi)處于塑性狀態(tài)，減弱了焊接應(yīng)力的不利影響；改變了焊接區(qū)的應(yīng)變集中區(qū)部位，降低了促使冷裂紋形成的應(yīng)力峰值；延長(zhǎng)了焊接區(qū)在100oC以上溫度的停留時(shí)間，有利于焊縫金屬中氫的逸出，降低了氫致裂紋形成的危險(xiǎn)。焊前的預(yù)熱溫度主要根據(jù)鋼材的焊接性試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定，但焊件的形狀和尺寸以及焊接條件往往是多變的。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，根據(jù)材料和厚度，將預(yù)熱溫度定在100~150攝氏度。 （2） 焊接電參數(shù) 在使用連續(xù)的交流電和直流電焊接時(shí)，焊接規(guī)范中的電參數(shù)主要是焊接電壓和焊接電流。在采用脈沖電流焊接時(shí)，電參數(shù)還包括電流的交變頻率、通斷比、基本電流和峰值流值。焊接規(guī)范參數(shù)的選擇原則首先是保證接頭的熔透、無(wú)裂紋并獲得成形良好的焊道，同時(shí)所選擇的焊接規(guī)范電參數(shù)還應(yīng)保證接頭的性能滿足技術(shù)條件規(guī)定的各項(xiàng)要求，因而在選擇參數(shù)時(shí)要考慮焊接熱輸入量對(duì)接頭性能的影響。根據(jù)剛件厚度和焊條直徑，將焊接電流定在200~270A。 （3） 焊后加熱和消氫處理 焊后立即將焊件保溫或加熱的范圍內(nèi)使之緩冷的工藝措施稱為焊后加熱，簡(jiǎn)稱后熱。后熱可以減緩焊縫和熱影響區(qū)的冷卻速度，起到與預(yù)熱相似的作用。對(duì)于冷裂紋傾向性大的低合金高強(qiáng)度鋼和厚度較大的焊接結(jié)構(gòu)等，有一種專門(mén)的后熱處理，稱為消氫處理。消氫處理即在焊后立即將焊件加熱到溫度范圍，保溫后空冷。消氫處理的主要目的是使焊縫（或熱影響區(qū)）金屬中的擴(kuò)散氫加速逸出，大大降低焊縫和熱影響區(qū)中的含氫量，防止產(chǎn)生冷裂紋。消氫處理的溫度較低，不能起到松弛焊接應(yīng)力的作用。對(duì)于工藝中要求焊后立即進(jìn)行熱處理的焊件，因?yàn)闊崽幚磉^(guò)程中可以達(dá)到除氫的目的，故無(wú)需后熱。但是，焊后如不能立即熱處理，而焊件又必須及時(shí)除氫時(shí)，則需要及時(shí)后熱作消氫處理，否則焊件有可能在熱處理前的放置期產(chǎn)生裂紋。這是由于氫在鋼材中的溶解度隨著溫度的下降而迅速降低，如果焊后很快冷卻到以下，氫來(lái)不及從焊縫中逸出，這樣就在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（幾小時(shí)、幾天甚至更長(zhǎng)的時(shí)間）以后，由于氫擴(kuò)散后在熱影響區(qū)（或焊縫金屬）中的聚集，產(chǎn)生極大的壓力，導(dǎo)致產(chǎn)生危害較大的延遲裂紋。低溫后熱工藝在壓力容器制造中早已得到實(shí)際的應(yīng)用，但是主要用于預(yù)熱還不足以防止冷裂紋形成的場(chǎng)合，如在高拘束度接頭盒難焊鋼材的焊接中，必須采用后熱工藝才能可靠地防止冷裂紋的形成。新