挖掘机柴油机用后处理器支架应用浅析

徐 威，杨晓磊，王 永，初金涛，郭 乐，崔 瑞

（徐州徐工挖掘机械有限公司，江苏 徐州 221000）

挖掘机柴油机后处理器系统包括颗粒过滤器和催化转化器一级其他部件，旨在废气释放至大气之前从废气中除去被认为对环境有毒的物质。废气特别是来自柴油发动机的废气可在释放至大气之前通过提供在特殊容器中的各种介质来处理和除去，一般采用碳钢焊接支架固定。支架的箍带偏硬等原因造成后处理器安装及拆卸困难，费时费力。又由于结构紧凑，其紧固结构复杂且安装不便，容易干涉，使后处理器容易损坏，可靠性低。又由于后处理器表面温度很高，碳钢表面涂层受热脱落、支架易锈蚀。本文通过对挖掘机柴油机用后处理器支架装配对比，结合仿真分析，对其支架结构进行优化设计，从而达到提高产品性能的目的。

1 后处理器支架安装方式

由于后处理器内部为蜂窝状陶瓷载体，外部为薄壁焊接件及尿素喷射泵，对振动都很敏感，超标的振动会引起后处理器故障甚至报废。后处理器支架的结构、安装工艺尤为重要，除了有效缓解发动机传递的振动，还可以有效规避因后处理器窜动造成的损坏。

传统后处理器安装方式如图1所示，安装时需3人同时作业，紧固支架、后处理器调整同步进行，费时费力，安装效果不佳。一旦安装完成，维保不便，且碳钢螺栓发生锈蚀后难以拆卸。新型后处理器安装方式如图2所示，箍带总成和固定式底座通过销轴连接，箍带总成内侧、圆弧板内侧与后处理器表面贴合形成圆形固定支架，限位装置安装在销轴上防止销轴脱落，箍带总成使用T螺栓紧固闭合。装配后处理器时，只需要安装固定底座至安装板，打开箍带总成就能方便调整后处理器，安装简单，装配效率翻倍，作业时间减半。样机试装完成后效果良好，但由于材料略显单薄，技术评估中对支架强度存疑，需台架测试、改进，参照GJB 150.16A-2006《军用装备实验室环境试验方法 第16部分：振动试验》进行台架试验。

图1 传统后处理器安装方式

2 后处理器支架台架试验

先参照后处理器直径及重量设计测试工装，并连同新型支架模拟整机装配安装在测试台架上，如图3所示。模拟整机工况，试验参数设置如表1 所示。

图2 新型后处理器支架安装方式

图3 后处理器支架台架测试

表1 试验台架参数设置

X向、Z向台架顺利运行1h，Y向因产生共振，运行30min终止试验。检查发现底座Y向只有简单折弯，无筋板加强，较薄弱。对折弯处进行进一步的检测，将支架拆卸后进行无损探伤，结果底座折弯处无裂纹。

通过上述振动测试，后处理器支架可基本满足使用要求，但Y向共振还需进一步优化。根据经验，将底座固定点折弯处增加筋板设计，可有效减少该方向上工作时产生的共振。按照上述方案整改后，仿真分析结果如图4所示。前后对比发现，Y方向性能改善显著。

图4 X/Y/Z方向加载应力分布

为了验证优化后支架的性能，重新制作样件台架测试，振动的参数按照表1设定。试验顺利结束，支架未出现共振现象，且检测底座四周焊接良好，未出现焊接开裂、焊缝脱落、基座变形等失效现象，说明改善显著。

虽然实际整机工作中以Z向的振动为主，但是挖掘机不可避免的需要再倾斜面回转作业，X向、Y向的振动强烈，需要后处理器支架良好的性能支撑正常工作。改进的后处理器支架在200台挖掘机批量装车使用后平均运行2000h以上，无售后故障反馈，证明支架可以满足高可靠性的要求。

3 结束语

本文通过挖掘机柴油机后处理器支架的改进、测试、提升，解决了后处理器支架安装困难、易锈蚀、难维护等问题。在测试分析后增加支架Y向筋板，解决了共振问题。经批量验证后，此方法可提升支架可靠性。同时，本文还通过试验改进得出一个设计高可靠性零部件的方法和测试、验证手段，具有一定的参考价值。