掘锚机截割滚筒加宽研究与设计

李兴华，杜 帅，刘 春，郭永清

内蒙古必德工业技术有限公司 内蒙古包头 014030

目前国内市场的掘锚机大多为山特维克产品。通常 1 台掘锚机配套 1 个截割滚筒，在使用过程中，若工况发生变化，需要其他尺寸的截割滚筒时，则需重新配置采购，而进口新滚筒的价格超过100 万元，且供货期 6 个月以上。因此，研制改造配套加宽型截割滚筒具有现实意义，既能缩短供货周期，又能降低采购成本。

1 截割滚筒加宽方案设计

亿通重工已成功实现了掘锚机国产化，2020年12 月，亿通重工承接了一个 MB670 掘锚机滚筒改造项目，将掘进机滚筒总宽度由 4.8～5.2 m改为 5.4～5.8 m，外伸缩结构形式如图 1 所示。

图1 副滚筒结构示意

1.1 设计加强型液压缸底座

将液压缸底座厚度由 50 mm 增加到 350 mm，选用 Q690 钢板焊接，进行 300 ℃ 回火热处理以消除焊接应力，密封槽尺寸与原设计一致，法兰孔和液压缸安装孔的位置尺寸和公差与原设计相同。为确保两者的安装配合精度，在加工过程中将底座两端的同心度控制在 0.05 mm 以内，加工完成后，进行动平衡检测，精度要求 G6.3 级。

1.2 设计扩展铲板建模

用SolidWorks 软件系统按照扩展铲板及其配合结构尺寸建模，确定零件尺寸，保证铲板扩展后液压缸的行程不变。铲板宽度范围为 5.4～5.8 m，如图 2所示。

图2 扩展铲板

1.3 配套设计及宽度扩展

将滚筒每侧的扩展宽度增加 300 mm，然后与原滚筒进行对焊，焊接完成后对滚筒进行正火处理以去除应力，滚筒采用 Q690 钢板锻造，尺寸为φ780 mm×φ640 mm×620 mm，锻造滚筒如图 3 所示。正火处理后用立车对其进行粗加工，留 10 mm 加工余量，调质后精加工至设计尺寸φ762 mm×φ658 mm×600 mm，双面焊接坡口尺寸为 25 mm×25 mm。刨除原滚筒齿座，重新布置螺旋线齿座，补焊修复滚筒表面，并用数控铣焊接坡口。

图3 锻造滚筒

确保滚筒同心度不超过 1 mm，组装成型固定后，预热到 260 ℃ 进行焊接，层间温度不低于 240℃，保证内外焊缝高于筒体表面 3 mm，焊缝无夹渣、气孔，焊接完成后退火去应力，并对焊缝进行UT 探伤。焊后效果如图 4 所示。

图4 焊后效果

1.4 立车精加工

滚筒外径为φ760 mm，公差 7 级，用数控落地镗铣床加工滚筒外部，以滚筒内径尺寸为基准定位滚筒齿座，利用x、y、z轴三维空间布置齿座，以保证内外同心，齿座布置均匀，截距和冲击角符合设计要求。使用山特维克原厂齿座和专用焊丝进行焊接，满焊后检测齿座圆周跳动量，确保圆周跳动量 ≤ 1.5 mm。

齿座焊接完成后，用落地镗床将滚筒内孔加工至φ660 mm，公差 6 级，并铣出键槽和键槽安装孔与旧键槽对接。最后对加工后的零件进行装配和调试，如图 5 所示，使配合间隙符合设计要求。

图5 改造完成的滚筒

2 结语

改造后的截割滚筒已经使用了 8 个多月，缩短了采购周期，效果良好。改造成本仅 10 万元，实现了小成本大效益，具有较好的借鉴和推广意义。□