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  某型小型挖掘机投放市场一段时间后,部分小型挖掘机燃油箱安装座端部出现焊缝开裂故障,造成燃油箱底部钢板出现裂缝,导致燃油箱漏油。

小型挖掘机燃油箱底座的结构改进

  一、故障排查

  燃油箱底座焊缝开裂造成燃油箱底部钢板开裂并漏油,主要有以下2方面原因:一是燃油箱底座焊缝存在焊接质量问题,二是燃油箱底座结构不合理。为此我们进行了以下排查。

  1、检查燃油箱底座焊缝质量

  燃油箱底座由厚度为4.5mm的Q235B钢板折弯成槽形,再将两边采用断续焊的方法焊接在燃油箱底部,焊缝为角焊缝,焊脚尺寸为4mm。为了判断焊接质量是否符合技术要求,我们分别对开裂位置的焊缝进行超声波探伤和断面剖切检查,经过探伤和检查焊缝质量良好,不存在焊接缺陷。

  2、检查燃油箱底座受力情况

  我们应用ANSYS仿真软件,对小型挖掘机工作时燃油箱底座受力情况进行分析。分析结果显示,小型挖掘机在进行挖掘时燃油箱底座仅受到压力,焊缝受力较小。小型挖掘机在进行回转时燃油箱底座受到较大的横向载荷,焊缝受力较大。尤其是燃油箱加满燃油、小型挖掘机做连续回转动作时,燃油箱与底座的焊缝会受到很大的横向冲击力及拉应力。

  燃油箱通过底座固定在小型挖掘机回转平台上,在小型挖掘机进行回转时,燃油箱和燃油产生的离心力以及燃油箱内部燃油晃动时的冲击力,都集中到底座上,使燃油箱底座焊缝受力较大。特别是小型挖掘机做回转动作的启动和停止瞬间,底座焊缝承受的冲击力更大。通过仿真分析发现,燃油箱底座受到的冲击力并不是均匀分布到底座上,而从底座中间至两端逐渐增大,最大的受力位置集中于底座的两端,造成底座两端的焊缝出现应力集中,小型挖掘机长工作时间较长后就会导致其焊缝开裂。

  如果燃油箱底座焊缝开裂初期不能及时发现,随着焊缝开裂的延伸,会造成燃油箱底板母材出现裂缝,从而导致燃油的泄漏。由此可见,造成燃油箱漏油主要原因是燃油箱底座结构设计不合理,使其端部位置出现应力集中,从而引发该故障。

小型挖掘机燃油箱底座的结构改进

  三、燃油箱修复方法

  查明故障原因后,我们迅速对所有已销售该型小型挖掘机的燃油箱进行了检查,并对出现裂缝的燃油箱进行了修复,具体修复方法如下所述。

  1、修复裂缝

  首先将燃油箱底座切割下来,找到燃油箱箱体发生裂缝的位置,某个燃油箱底板裂缝。修复燃油箱底部裂缝的方法如下:先使用磨光机沿裂缝磨出沟槽,再用焊机将沟槽填平,最后将焊缝打磨平整。由于燃油箱箱体板厚为4.5mm,所磨沟槽过深容易切透,过浅焊接不够牢固,所以磨削深度以3mm为宜。

  2、增加U形板

  为了解决燃油箱底座端部焊缝应力集中问题,我们在燃油箱底座端部补焊1块U形板,U形板周圈焊接在燃油箱底板上,使燃油箱底座的受力由2个端部,转变为均匀分布到燃油箱底板上,达到增加受力面积的效果。为了消除焊接收弧时造成的应力集中,燃油箱底座端部预留5mm不予焊接。

小型挖掘机燃油箱底座的结构改进

  四、燃油箱底座改进方法

  1、改进结构

  为了避免以后制作的燃油箱底座再次出现开裂故障,需从减小应力集中入手改进其结构。为此,我们将燃油箱底座改进为模具模压成型的凹槽结构,这样就可以保证底座四周均可以焊接,以增加焊缝长度,减小焊缝受力,且能保证各条焊缝受力均匀,由此避免了底座端部焊缝出现应力集中问题。

  2、重新设计焊缝

  为了加强燃油箱底座焊缝受力能力,我们根据燃油箱箱体尺寸重新设计焊缝,使底座两端焊缝与燃油箱箱体侧面的焊缝连成一体,这样不仅可以有效消除焊缝应力集中,而且在小型挖掘机回转时可使底座的受力均匀地传递到燃油箱侧面。

 小型挖掘机燃油箱底座的结构改进



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