（1）挖掘机斗杆工作装置改进　针对生产现场温度高，故障率上升等问题，对挖掘机斗杆进行大胆改造。将原本安装在斗杆外的铲斗液压缸放置在斗杆腔内，避免高温直接辐射。

首先在斗杆内设计安装了一套四连杆机构来操纵松渣器（图2）；其次特殊加工制作一个力矩相当、且可放进斗杆腔的液压缸，为四连杆机构提供动力，液压油管也尽可能放置在斗杆腔内。改进后，液压油温温升大大减缓，挖掘机开动率得到了有效提高。具体设计如下：

图2 改进前后斗杆工作装置

C-D—1070mm　A-D—1920mm　E-D—647mm　A-B—731mm　A-G—3178mm

1）杆长及销轴位置的确定：①AB杆为原车附件未改动。②为了使内置液压缸尽量远离高温钢渣，尽量将摇臂CD铰接点D远离铲斗端。同时保证焊装的销轴支座在收起斗杆时不与大臂干涉，确定D点位置为AD=1920mm。③CD杆长度确定，为了使挖掘机在工作时C点前端不与热闷池对面的钢坯发生碰撞，同时保证摇臂转动时C点能够有足够的行程，经现场测试选择CD杆长度为1070mm。④BC杆长度的选择，为了保证松渣器工作时角度正常，经现场松渣器收斗及卸载模拟试验，选择BC杆长度为1830mm。⑤各连接杆间选择与原车工作装置相同直径ϕ90的销轴相连。

2）内置液压缸的选择：该四杆机构为费力机构，为保证动力足够大，改制后的缸筒内径应尽可能大。由于斗杆内腔空间有限，选择标准内径为180mm的液压缸。

3）液压缸缸杆与CD杆铰接点E的选择：首先对CD杆受力分析（图3），假设各力方向与CD杆垂直，且不计阻力，原油缸工作时对B点的压力为F₁，改为新结构后C点对BC杆的压力仍为F₁，CD杆上C点的反作用力也应为F₁。

F₁=pS₁=pπR²=pπ（70）²=4900pπ

F₂=pS₂=pπR²=pπ（90）²=8100pπ

式中，F₁为BC杆反作用力；F₂为新液压缸对E点的作用力；p为挖掘机液压系统压强；S₁为原液压缸无杆腔活塞受力面积（原液压缸内径为140mm）；S₂为新液压缸无杆腔活塞受力面积。

由力学公式：

F₁CD=F₂ED

4900pπ1070=8100pπED

ED=647mm

4）新液压缸活塞行程的确定。取CD杆两个极限位置（图4）DC及DC′，C′为原液压缸的行程1285mm，依几何公式：

DE/EE′=DC/CC′

图3　CD杆受力分析

图4　CD杆行程分析

647/EE′=1070/1285(www.daowen.com)

EE′=777mm

依此选择E点位置。新液压缸活塞行程为777mm。

5）液压缸与斗杆铰接点F的选择：依据CD杆的两个极限位置及液压缸的行程，并根据斗杆腔的内部结构，现场选择F点位置。

（2）挖掘机松渣器设计制造　针对铲斗磨损加快，更换频率高的现状，对挖掘机的终端工作装置的设计制作进行研究。耙子松土在日常生活中经常见到，这一想象给我们带来了设计灵感，决定设计制作一个耐高温、耐磨的三齿松渣装置——松渣器（图5）。松渣器与铲斗液压缸的四连杆机构可靠连接，形成一个全新的工作装置。

1）把松渣器设计成上部结构和下部铲齿两部分，上下部通过一根通轴连接并可靠焊接形成一个整体。

2）结构部件外形与原铲斗保持一致，以保证与四连杆机构可靠连接，为保证铲齿的使用寿命，铲齿外形设计成较为粗壮的锥形，上部最大宽度为188mm，齿尖宽度为100mm，长度为1000mm，铲齿前端400mm与后部成40°角，保证松渣器具备足够的挖掘力。

3）齿间距设计为420mm，保证松渣时阻力不至于太大。

4）组装过程中，对焊接环节严格要求，壁厚大于20mm开10×45°单面坡口，壁厚大于30mm需开双面坡口，以保证整体结构的刚度。

该松渣器投入使用后，切实起到了较为理想的松渣效果，使用周期大大延长，一个松渣器可使用50天，而且，铲齿可更换，上部结构在不变形的情况下可更换2～3次铲齿，满足生产需要。

图5 松渣器

（3）挖掘机液压油循环系统的改进

1）增设附加油箱。针对高温环境下液压油温异常升高、液压油变质加快的问题，在主泵及工作系统的回油管路中分别加装了一个800mm×270mm×600mm及600mm×400mm×300mm的附加油箱，以增加液压油的散热面积，起到液压油降温作用，减少因高温引起的液压系统故障。

2）加装白钢滤清器。在液压系统主回油路附加油箱及控制油路附加油箱分别加装了一套5μm白钢过滤器，进一步对液压油进行过滤，防止杂质进入液压系统，延长液压部件使用寿命。

（4）挖掘机其他部分改进

1）铲斗油封国产化。长时间的高温作业，挖掘机铲斗液压缸油封极易老化、渗油，原厂油封近5000元一套，四五天就要更换一套，成本非常高。经攻关研究，从专业厂家定做了耐高温氟胶液压缸油封，对该油封进行国产化和当地化，经使用，效果很好，完全可以达到原厂油封的标准，单套价格只需四百多元，年可节约备件费用20余万元。同时在液压油管外裹石棉布和胶管做防护处理，防止高温烘烤液压油管路，实行多台挖掘机轮流作业、阶段性的对液压缸及小臂进行打水降温，尽量避免铲斗液压缸缸杆收回时烫伤油封。

2）驱动轮增加防护。挖掘机在翻渣作业时驱动轮端盖常与热闷池水封槽发生碰撞，导致驱动轮端盖经常被水封槽刮伤，造成驱动轮端盖螺栓松动，齿轮油渗漏。针对此问题，巧妙利用废旧销轴在车架两侧焊接了护铁，使水封槽不和驱动端盖直接接触，而是与护铁相碰，避免了驱动部件损伤，经使用，效果非常好。

3）底盘车架加固。挖掘机在松渣作业时负荷较大，底盘经常单侧翘起、落下，振动较大，而且水封槽对链板冲击力也较大，导致车架底部开裂，补焊后很快又发生裂纹。对挖掘机车架开裂部位进行打坡口，重新焊接，之后，制作了30mm厚的三角筋板，按间距300mm的距离焊接在车架底部内侧，对车架进行强有力的加固，使用了近两年，再未发生底盘车架开焊现象。