朱志兴

（江西铜业集团公司 城门山铜矿，江西 九江 332100）

1 引言

城门山铜矿采矿场有6台从瑞典进口的沃尔沃EC700B大型液压挖掘机，斗容为4m3。该液压挖掘机是采矿场生产剥离、采矿主力设备，设计先进、操作方便［1］。液压挖掘机作为矿山采矿主力设备，工作环境恶劣、工况复杂，工作装置承受交变冲击载荷，关键结构件对疲劳强度要求极高。挖掘机作业时以铲斗的切削刃切削岩石，岩石挖掘阻力较大，所以大臂、小臂和铲斗（如图1所示）阻力都很大。六台挖掘机作业周期长、强度大，当使用20000h后，大臂与大臂油缸连接处（中轴处）均不同程度出现开裂，严重影响了矿山正常生产。基于生产急需、备件价格超高等实际情况，经过认真分析研究，终于解决了这个问题。

图1 液压挖掘机工作装置图

2 大臂结构及受力特点

大臂是挖掘机工作装置的重要组成部分。大臂为中空箱型密封式的焊接结构，其左右对称。由于大臂承载负荷大且复杂，所以大臂为高强度优质钢板焊接而成［2］，一般主要材质为Q345B。为达到较大的挖掘深度，通常采用向下弯曲的形式，其弯度一般在120～140°之间。在大臂内部，一般焊接有筋板以进一步加强局部强度，尤其在大臂转轴处。大臂是工作装置中主要承力部件，挖机工作中大臂会受到复杂的瞬态冲击载荷［3］，造成其结构出现变形、裂纹（如图2所示）等，而大臂中轴处又是大臂最大受力部位，极易产生应力集中，导致箱体的薄弱处和筋板容易疲劳开裂（如图3所示）。……