装载机铲斗磨损改善方法探讨

2016-12-01王优强青岛理工大学机械工程学院山东青岛266101

山东工业技术 2016年3期

关键词：耐磨性

高　华,王优强（青岛理工大学机械工程学院,山东　青岛　266101）

装载机铲斗磨损改善方法探讨

高华,王优强
（青岛理工大学机械工程学院,山东青岛266101）

摘要：对装载机铲斗耐磨性的要求及常用耐磨材料进行了分析，对不同工况下铲斗耐磨零件的磨损机理及常用材料进行了介绍，并对装载机铲斗操作方法与磨损之间的关系进行了分析研究，得出减少磨损、控制使用成本的操作技巧。

关键词：装载机；铲斗；耐磨性；耐磨材料

0　引言

装载机是一种常见的土石方工程机械设备，广泛应用于采矿、土方、林业、采石、物流、水泥、市政、垃圾填埋、农业、港口、能源行业、钢铁行业、城市建设等工程建设，主要作用是将各种物料从一个地点转运至另一地点。物料转运具体如何实现，取决于被转运物料的类型，及使用的工作机具类型。在大多数情况下，装载机配装的工作机具是铲斗，用于铲掘及转运物料。装载机铲斗，作为直接接触工作物料的工作机具，耐磨性是一项非常重要的性能，也直接关系到客户的使用成本。

在铲斗铲装、卸料过程中，与工作物料直接接触的部件主要有铲斗斗体板，刃板、斗齿等，磨损形式主要为磨粒磨损及表面疲劳磨损。例如在工作过程中，铲斗刃板与工作物料直接接触，物料与刃板之间的相对接触、运动，刃板表面与工作物料中的硬质颗粒或硬质凸出物相互摩擦引起表面材料损失，即产生磨损。

1　常用耐磨材料介绍

（1）铸造耐磨材料。铸造耐磨材料按照发展历史，主要分为高锰钢耐磨材料及各类合金钢耐磨材料。

1）高锰钢耐磨材料。高锰钢耐磨材料，优点为韧性极好，在强冲击条件下产生加工硬化。缺点为易塑性变形，不耐磨。目前，高锰钢、合金高锰钢用于铲斗焊接齿座等; 2）合金钢耐磨材料。目前，装载机铲斗斗齿、齿座、齿尖等都大量选用了合金耐磨钢材料。合金钢主要是调节钢材中的碳、硅、锰、铬、镍、钼、硼等元素含量，并配以合适的热处理工艺，改善钢材的综合机械性能，以实现结构件中的各种性能要求。由于合金钢性能优越，配方灵活，在行业内应用非常广泛。

（2）非铸造耐磨材料。由于铸造工艺对环境影响很大，随着国家对环保要求的提高，铸造耐磨材料的应用受到限制，非铸造耐磨材料开始逐渐研发并应用，目前使用较多的非铸造类耐磨材料有耐磨钢板、硬面堆焊等，具体介绍如下。

1）耐磨钢板。目前，装载机铲斗主刃板、副刃板等都大量选用了耐磨钢板材料。耐磨钢板主要是调节钢材中的碳、硅、锰、铬、镍、钼、硼等元素含量，并配以合适的热处理工艺，改善钢材的综合机械性能，以实现结构件中的各种性能要求。由于耐磨钢板性能优越，配方灵活，在行业内应用非常广泛; 2）硬面堆焊耐磨钢板。硬面堆焊钢板是指，在普通材料基板表面上堆焊一层高铬合金而形成的耐磨钢板。硬面堆焊钢板硬面层表面密布许多小裂纹，可释放焊接应力，同时可实现弯曲成型。

2　装载机铲斗典型易损件耐磨材料选择

（1）斗体板。磨损机理：在铲斗铲装、运输、卸料过程中，物料与斗体板直接接触，物料与斗体板之间的相对接触、运动，刃板表面与工作物料中的硬质颗粒或硬质凸出物相互摩擦引起表面材料损失，即产生磨损。磨损形式主要为磨粒磨损及表面疲劳磨损。普通铲斗的斗体板，一般选择国标Q345材料，对于普通物料已能满足耐磨性及使用寿命需求。

（2）刃板。磨损机理：在铲斗铲装、卸料过程中，物料与刃板直接接触，物料与刃板之间的相对接触、运动产生磨损。刃板材料通常选用一般选用铸造合金钢或耐磨钢板，行业内常用的材料有铸造合金钢、普通耐磨钢板或HARDOX等，可根据具体工况及成本目标进行选择。

（3）斗齿。磨损机理：斗齿为安装在刃板上，协助铲掘动作，插入料堆时斗齿是主要的施力点。在铲斗铲装、卸料过程中，物料与斗齿直接接触，物料与斗齿之间的相对接触、运动产生磨损。斗齿材料通常选用一般选用铸造合金钢，行业内常用的材料多为各斗齿厂家自己开发，可满足不同工况、寿命、结构、成本要求，可根据具体工况及成本目标进行选择。

（4）铲斗侧板。磨损机理：在铲斗铲装过程中，物料与铲斗侧板直接接触，物料与侧板之间的相对接触、运动产生磨损。普通铲斗的侧板，一般选择国标Q345材料，对于普通物料已能满足耐磨性及使用寿命需求。但对于铁矿石、沙石等高磨损物料，也可使用合金耐磨材料，以实现高耐磨性及抗冲击性。

3　装载机铲斗操作方式探讨

目前在行业内，为提高铲斗耐磨性，通常采用高耐磨性材料的方法，以满足不同工况、寿命的要求，但材料成本的增加都会最终转移到客户的使用成本中。其实，在实际操作过程中，掌握一定的操作技巧，就能够实现大幅度减少磨损、提高磨损寿命的效果。在装载机工作现场，经常看到在铲斗插入物料或装载物料时，操作者始终保持铲斗底部与地面或物料接触。这样会导致铲斗底部，斗体板、斗底耐磨板等存在不必要的磨损。推荐的的操作方式为：

（1）由于铲斗本体通常使用普通材料，而斗齿一般使用合金钢耐磨材料，所以尽量使斗齿与物料接触，减少铲斗与物料之间的接触，以提高性能能力，提高生产效率，同时降低维护成本; （2）铲斗插入料堆时，笔直的插入，避免左右晃动造成不必要的磨损; （3）避免直接使用斗齿和刃板撬动物料，应先水平切入物料，将物料分层后再挖装物料; （4）铲斗铲装物料时，铲斗底部平行于地面。如铲斗底部与地面之间存在倾斜角度，铲斗底部相当于作用在一个面积更大的料堆上，料堆提供的反力更大，铲斗底部的磨损将加剧，同时装载机也将消耗更多的动力，油耗加大，发动机、结构件、整机寿命也将降低。而且，第一次铲装后，地面无法清理干净，还是覆盖了大量物料，会使装载机轮胎加剧磨损或直接损坏装载机轮胎。因此，装载机操作者一定要充分利用放平标尺，保证在工作过程中铲斗始终与地面保持水平。

在此基础上，装载机铲斗不必要的磨损可降至最低，最大限度地发挥铲斗的使用性能，提高使用寿命，降低使用者的使用成本，将客户的利益最大化。