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摘要：挖掘机在使用液压破碎锤工作的过程中，工作装置结构件使用寿命会大大缩短。本文通过设计实践过程中取得的一些经验，讨论了破碎锤对挖掘机工作装置结构件的不利影响以及相应的对策。
关键词：挖掘机液压破碎锤结构件
中图分类号： S222 文献标识码： A
引言
液压破碎锤的主要功能为形成冲击、振动，广泛应用于冶金、矿山、铁路、公路、建筑、市政建设、房屋开发等领域，对岩石、混凝土、钢包、炉渣、冻土、冰块等坚硬物进行破碎、拆除等作业。液压破碎锤在高压油驱动下以高速进行冲击，工作频率高达200～1000min-1。在剧烈的冲击振动下，挖掘机结构件的关键部位会出现开裂的故障现象。
一、使用破碎锤后挖掘机结构件故障信息统计
挖掘机结构件在使用破碎锤后多发的主要故障形式有以下三种：
1.动臂前支座开裂
2.斗杆前支座开裂
3.斗杆后支座开裂
针对以上三种多发故障，以一段时间内的结构件故障汇总信息为样本，分别统计使用破碎锤的平均故障时间和未使用破碎锤的平均故障时间，结果如下：
1.动臂前支座故障总数共78例。其中19例使用破碎锤，平均故障时间为1580小时；59例未使用破碎锤，平均故障时间为2786小时。
2.斗杆前支座故障总数共12例。其中10例使用破碎锤，平均故障时间为1732小时；2例未使用破碎锤，平均故障时间为2933小时。
3.斗杆后支座故障总数共9例。其中4例使用破碎锤，平均故障时间为1406小时；5例未使用破碎锤，平均故障时间为2650小时。
二、使用破碎锤影响的关键结构件确认
根据故障信息统计，对比是否使用破碎锤情况下挖掘机结构件平均故障时间，剔除结构件固有制造缺陷等影响因素，得出如下结论：
1.使用破碎锤情况下，根据受影响程度从大到小，依次排列为斗杆前支座、斗杆后支座、动臂前支座。由此可得出结论在使用破碎锤情况下，斗杆各应力集中部位受影响最大，其次为动臂各应力集中部位，且越靠近前端影响越严重。
2.使用破碎锤情况下，工作装置结构件破坏的部位多为铰点支座、截面变化等应力集中部位。
3.使用破碎锤对上车架、下车架使用寿命基本没有影响。
三、使用破碎锤的挖掘机结构件的许用应力问题
挖掘机在使用破碎锤工作过程中，工作装置承受着相当大的冲击和振动载荷，而且变化不定。设计实践中一般采用降低许用应力的方法来考虑这种冲击载荷的影响，即在强度设计中采用提高安全系数的方法来解决。由于工作装置各部件承受冲击载荷的程度不同，因而采用不同的安全系数以区别对待。
此外，工作装置结构件多为焊接件，还要考虑焊接质量的影响也要适当提高结构件的安全系数，即适当降低焊接件的许用应力。
根据设计实践，综合考虑各种因素，使用破碎锤时工作装置选用以下安全系数n。
构件 斗杆、摇臂、连杆 动臂 关键焊缝
安全系数n 2.5～3 1.8～2 2.5～4
许用应力[σ]= σs/n，式中σs为钢材的屈服极限。
四、具体设计实践中的强化措施
提高工作装置结构件的可靠度，通常有三种方法：
1.加大截面尺寸，降低结构应力。
2.关键部位使用整体式铸件结构，避免焊接结构导致的应力集中。
3.关键部位使用更高强度的钢材。
以上三种方法具体应用到挖掘机工作装置的设计实践中，可以根据具体的工作装置参数、结构件重量、工艺性等方面综合考虑，灵活运用。
五、挖掘机安装破碎锤后应禁止的操作方式
挖掘机安装破碎锤后，用户应按照正确的操作方式进行破碎作业，以确保工作装置结构件获得较长的使用寿命。如下各种操作方式对工作装置损害较严重，会大大降低工作装置结构件的使用寿命，应该坚决杜绝。
1.破碎过程中铲斗油缸完全收回至最短状态。这种操作方式会导致刚性接触，工作装置结构件失去液压系统的缓冲、保护作用，工作载荷可能大大超出结构件的承受范围。
2.用回转的方式操作。工作装置结构件对侧向冲击非常敏感，这种操作会对工作装置产生3～4倍的侧向沖击力，结构件使用寿命会大大降低。
3.当破碎锤凿子穿入岩石时摆动凿子。这种操作方式部分地类似于第2种情况。
4.水平或向上施加冲击力。这种操作部分地类似于第1种情况。
5.用下降动臂的方式进行啄击。这种操作会产生较大的附加冲击载荷，导致瞬间载荷超过结构件的承受极限。
关键词：挖掘机液压破碎锤结构件
中图分类号： S222 文献标识码： A
引言
液压破碎锤的主要功能为形成冲击、振动，广泛应用于冶金、矿山、铁路、公路、建筑、市政建设、房屋开发等领域，对岩石、混凝土、钢包、炉渣、冻土、冰块等坚硬物进行破碎、拆除等作业。液压破碎锤在高压油驱动下以高速进行冲击，工作频率高达200～1000min-1。在剧烈的冲击振动下，挖掘机结构件的关键部位会出现开裂的故障现象。
一、使用破碎锤后挖掘机结构件故障信息统计
挖掘机结构件在使用破碎锤后多发的主要故障形式有以下三种：
1.动臂前支座开裂
2.斗杆前支座开裂
3.斗杆后支座开裂
针对以上三种多发故障，以一段时间内的结构件故障汇总信息为样本，分别统计使用破碎锤的平均故障时间和未使用破碎锤的平均故障时间，结果如下：
1.动臂前支座故障总数共78例。其中19例使用破碎锤，平均故障时间为1580小时；59例未使用破碎锤，平均故障时间为2786小时。
2.斗杆前支座故障总数共12例。其中10例使用破碎锤，平均故障时间为1732小时；2例未使用破碎锤，平均故障时间为2933小时。
3.斗杆后支座故障总数共9例。其中4例使用破碎锤，平均故障时间为1406小时；5例未使用破碎锤，平均故障时间为2650小时。
二、使用破碎锤影响的关键结构件确认
根据故障信息统计，对比是否使用破碎锤情况下挖掘机结构件平均故障时间，剔除结构件固有制造缺陷等影响因素，得出如下结论：
1.使用破碎锤情况下，根据受影响程度从大到小，依次排列为斗杆前支座、斗杆后支座、动臂前支座。由此可得出结论在使用破碎锤情况下，斗杆各应力集中部位受影响最大，其次为动臂各应力集中部位，且越靠近前端影响越严重。
2.使用破碎锤情况下，工作装置结构件破坏的部位多为铰点支座、截面变化等应力集中部位。
3.使用破碎锤对上车架、下车架使用寿命基本没有影响。
三、使用破碎锤的挖掘机结构件的许用应力问题
挖掘机在使用破碎锤工作过程中，工作装置承受着相当大的冲击和振动载荷，而且变化不定。设计实践中一般采用降低许用应力的方法来考虑这种冲击载荷的影响，即在强度设计中采用提高安全系数的方法来解决。由于工作装置各部件承受冲击载荷的程度不同，因而采用不同的安全系数以区别对待。
此外，工作装置结构件多为焊接件，还要考虑焊接质量的影响也要适当提高结构件的安全系数，即适当降低焊接件的许用应力。
根据设计实践，综合考虑各种因素，使用破碎锤时工作装置选用以下安全系数n。
构件 斗杆、摇臂、连杆 动臂 关键焊缝
安全系数n 2.5～3 1.8～2 2.5～4
许用应力[σ]= σs/n，式中σs为钢材的屈服极限。
四、具体设计实践中的强化措施
提高工作装置结构件的可靠度，通常有三种方法：
1.加大截面尺寸，降低结构应力。
2.关键部位使用整体式铸件结构，避免焊接结构导致的应力集中。
3.关键部位使用更高强度的钢材。
以上三种方法具体应用到挖掘机工作装置的设计实践中，可以根据具体的工作装置参数、结构件重量、工艺性等方面综合考虑，灵活运用。
五、挖掘机安装破碎锤后应禁止的操作方式
挖掘机安装破碎锤后，用户应按照正确的操作方式进行破碎作业，以确保工作装置结构件获得较长的使用寿命。如下各种操作方式对工作装置损害较严重，会大大降低工作装置结构件的使用寿命，应该坚决杜绝。
1.破碎过程中铲斗油缸完全收回至最短状态。这种操作方式会导致刚性接触，工作装置结构件失去液压系统的缓冲、保护作用，工作载荷可能大大超出结构件的承受范围。
2.用回转的方式操作。工作装置结构件对侧向冲击非常敏感，这种操作会对工作装置产生3～4倍的侧向沖击力，结构件使用寿命会大大降低。
3.当破碎锤凿子穿入岩石时摆动凿子。这种操作方式部分地类似于第2种情况。
4.水平或向上施加冲击力。这种操作部分地类似于第1种情况。
5.用下降动臂的方式进行啄击。这种操作会产生较大的附加冲击载荷，导致瞬间载荷超过结构件的承受极限。