XG932型装载机摇臂结构的改进

XG932型装载机铲斗翻转机构工作原理如图1所示：摇臂4有3组孔，其中心孔固定在动臂2上，一组孔一头与拉杆5相连，另一组孔与转斗缸3相连。当转斗缸换向阀处于中位时，无高压油进入转斗缸，铲斗不动。当转斗缸换向阀处于左位时，高压油进入转斗缸的无杆腔，推动活塞向前移动，从而使摇臂绕动臂中心孔逆时针方向旋转，再通过拉杆使铲斗向上翻转；当转斗缸换向阀处于右位时，高压油进入转斗缸的有杆腔，转斗缸活塞杆回缩，从而使摇臂绕动臂中心孔顺时针方向旋转，通过拉杆使铲斗向下翻转。

在铲斗翻转过程中，发现原有摇臂4圆弧E处焊缝经常出现裂纹，研究后决定改进摇臂焊接结构。

1.原因分析

如图1所示，从受力情况看，摇臂主要用于将转斗缸输出的力传递给铲斗，当铲斗绕动臂前孔上下翻转时，摇臂受循环载荷的作用。在交变应力作用下，应力值较大的部位出现疲劳裂纹，在循环载荷的作用下疲劳裂纹开始扩散并最终导致摇臂的断裂。从B-B裂纹断面（见图2）来看，开裂焊缝断口呈“年轮弧线”形态，属疲劳断裂。所以，摇臂疲劳强度与应力集中有很大影响，由图2可知，B-B剖面焊缝最为密集，焊接残余应力较大，另外，摇臂圆弧E处有孔，因此该处应力最为集中，也就是说，B-B处疲劳强度最低，摇臂疲劳断裂最先发生在圆弧E处。

2.改进途径

提高疲劳强度最有效的措施是：采用合理结构，提高焊缝质量，减缓应力集中，消除焊接缺陷。改进前后的摇臂结构如图2、3、4所示。改进前，在拉力作用下，焊缝处于拉应力较大的位置，属传力焊缝，特别是在圆弧E处应力最集中，疲劳强度较低，焊缝易开裂。改进后，加固板宽度减小，焊接在两摇臂板之间，焊缝位置改变，而摇臂两端的开档尺寸和中心距等均不变。改进后的摇臂，其B-B剖面在拉力作用下，焊缝不承受拉应力，属非传力焊缝，焊缝不易开裂，疲劳强度相对较高。另外，将摇臂座梁上的摇臂耳座开档尺寸由145 mm改为125 mm，增大了横耳座与动臂板的间隙，提高了摇臂的刚性，进一步消除了焊接残余应力和应力集中现象。

目前生产的G932型装载机摇臂采用的就是改进后的结构。针对该改进进行了为期两年的质量跟踪，未发现摇臂焊缝开裂现象，摇臂的故障率降到3%~5%，证明该改进取得了明显成效。

图1 铲斗翻转机构

1.前机架　2.动臂　3.转斗缸　4.摇臂　5.拉杆　6.铲斗

图2　摇臂的改进

图3　改进前摇臂外形图

图4 改进后摇臂外形图

(作者地址：福建省厦门市灌口南路668号　厦门工程机械股份有限公司质管部结构室  361023)