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摘要：近年来，世界各国沿海深水港纷纷扩建，各种吹填造地工程迅猛发展。大型绞吸式挖泥船凭借其挖深大、排距远的特点成为了目前主要的疏浚设备，所配套的管线管径大，重量重，要求陆上排泥场施工设备具有一定的起重吊装能力，同时兼顾排泥场土方施工、排泥管线安装时垫土或挖土找平的需求，一般配置挖掘机作为管线安装工具。本文以巴基斯坦卡拉奇深水港项目为背景，对挖掘机斗轴密封系统改造探讨分析，旨在今后类似工程中起到一定的参考。
关键词：挖掘机 斗轴 密封 改造
1依托背景说明
巴基斯坦卡拉奇深水港疏浚项目主要工程设备为荷兰IHC建造的9029型绞吸式挖泥船，其配套管线具有尺寸大（内径900mm）、重量重（单根钢管重约4吨）的特点。为便于排泥场管线安拆及维护工作的进行，解决管线管理过程中出现的人工操作难度大、进度慢、影响挖泥船有效生产时间等问题，项目配备了日立360型及250型挖掘机各一台。由于挖掘机大部分时间在排泥场内湿地环境下作业，铲斗经常接触含盐水量较大的沙土或直接浸泡于泥浆中，因此斗轴磨损的故障频繁发生，项目修理费用增大、耽误了生产工作时间。为此项目针对出现的问题进行了合理分析，找出症结所在，提出了对斗轴密封系统进行改造的方法。
2原构件局限性
挖掘机斗轴原装密封系统主要适于陆地施工，其尘封构件仅能达到防尘作用。当尘封及相应密封件被泥浆浸泡后，受海水腐蚀其自身强度会一定程度受损，在后续作业过程中极易被破坏，导致泥浆混合物渗透到斗轴系统内，对斗轴系统造成机械磨损。通过实际生产过程中的统计：挖掘机在常规工作强度下， 20～30个工作日内，斗轴系统基本上产生较为严重的磨损，需要拆解构件进行设备的维修及部件的更换；在原有密封构件条件下，设备的维修频率较高，相应修理费用支出较大，且一定程度上影响了工程的实施。
3挖掘机斗轴系统改造方案
3.1改造示意图
3.2改造原理及方法
日立360型挖掘机的铲斗、挖掘小臂、挖掘大臂等关节是通过合金插销（连接轴）进行连接的。由于日常施工过程中，铲斗与小臂连接处（斗轴）为主要的入水沾泥部位，受磨损的几率最大，故对其进行改造。现取其截面进行改造说明（见上图）：
参照说明图可知，整个轴结构按竖直中心线轴对称，由轴线往外④、③、⑤构件依次为轴铜套抵座、轴铜套、原厂尘封圈（图1），尘封圈外侧为连接挡板铸件，仅提供连接作用；在原设计工况条件下，在插入合金插销（轴）后，合金插销及铜套之间缝隙应该均匀充满黄油，确保工作运转过程中各构件的润滑性，避免过于剧烈的磨损对构件造成损坏。
实际施工过程中，尽管项目按照甚至高于厂方要求对挖掘机进行黄油的补充保养，但是轴铜套的磨损消耗情况仍然远远大于厂方的参考数据。由于挖掘机各轴连接属于施工过程中主要运动部件，且内部实际工作情况较为隐蔽、不易发现问题。经过反复观察及合理分析，项目得出原厂密封件在作业区泥沙及海水的影响下，强度受到了影响，密封性能满足不了施工需求。因此项目对原厂斗轴密封系统进行改造，将尘封系统改为油封系统，具体改造方法如下（图2）：
①调整轴铜套抵座
日立原厂在轴铜套抵座的设计过程中，留有了一定的改动空间。实际过程中发现，略微调整其尺寸并不影响挖掘机实际使用的功能性和稳定性。将原有轴铜套抵座从对称中轴外侧开始，削去若干，将轴铜套向对称中轴方向靠拢，为后期油封圈提供腔内放置位置（图2中④构件尺寸略小于图1中④构件）；
②改换原有尘封
日立原配的尘封只能满足陆上施工时的防尘要求，对于海水、泥浆并不具有足够的隔绝效果。为了避免连接轴腔体受到砂土、海水的影响，现将原有尘封改为同径油封，增强构件防尘防水性能。在调整轴铜套抵座尺寸后，在原设计位置将原厂尘封改为油封（图2中②）。
③改造连接挡板铸件
原连接挡板铸件在设计及实际使用过程中仅提供连接作用。项目通过在挡板铸件内侧加设油封槽，设置第二道油封，以进一步增强构件整体的密封性（图2中①）。并且在后期整体安装过程中，利用电焊将连接挡板与小臂焊接起来，保证内置两层油封的使用寿命，减少实际生产过程中出现油封破损的可能性。
4改造效果
在整体改造完成后，项目对挖掘机进行了一定时期的功能测试。在保证原有保养维护频率不变的前提下，项目在挖掘机正常使用1个月后对连接轴腔内情况进行了检查。通过检查发现，虽然挖掘机仍然频繁在海水、泥沙环境中作业，但以往出現的不均匀磨损情况基本未发生，腔内润滑黄油分布均匀，铜套基本未被磨损，增加的两层油封密封情况良好，整个腔内清洁无杂物，构件密封性能有了很大程度地提升。
通过统计，改造后，挖掘机斗轴系统的使用寿命由原来的一个月左右延长到了约半年，同时使用过程中的维修成本大幅降低。可以说在改造成本投入有限的基础上，项目对斗轴密封构件的改造获得了较好的实用效果。
5结束语
项目在日立原厂密封方法的基础上，拓展思路，优化改造，提升了挖掘机原有的密封性能。在验证了斗轴密封系统改造具有较好的使用效果后，项目将该方法扩展到挖掘机其他可改进部位，通过相应部位尺寸的合理改动，将挖掘机涉水、沾泥浆部件的原厂尘封均改为密封性更好的油封，全面地提升了挖掘机的防尘防水性能，延长了各关节连接轴系统的使用寿命，使挖掘机的正常使用时间得到了提升。该改进思路和方法对今后类似工程具有一定的借鉴参考价值。
关键词：挖掘机 斗轴 密封 改造
1依托背景说明
巴基斯坦卡拉奇深水港疏浚项目主要工程设备为荷兰IHC建造的9029型绞吸式挖泥船，其配套管线具有尺寸大（内径900mm）、重量重（单根钢管重约4吨）的特点。为便于排泥场管线安拆及维护工作的进行，解决管线管理过程中出现的人工操作难度大、进度慢、影响挖泥船有效生产时间等问题，项目配备了日立360型及250型挖掘机各一台。由于挖掘机大部分时间在排泥场内湿地环境下作业，铲斗经常接触含盐水量较大的沙土或直接浸泡于泥浆中，因此斗轴磨损的故障频繁发生，项目修理费用增大、耽误了生产工作时间。为此项目针对出现的问题进行了合理分析，找出症结所在，提出了对斗轴密封系统进行改造的方法。
2原构件局限性
挖掘机斗轴原装密封系统主要适于陆地施工，其尘封构件仅能达到防尘作用。当尘封及相应密封件被泥浆浸泡后，受海水腐蚀其自身强度会一定程度受损，在后续作业过程中极易被破坏，导致泥浆混合物渗透到斗轴系统内，对斗轴系统造成机械磨损。通过实际生产过程中的统计：挖掘机在常规工作强度下， 20～30个工作日内，斗轴系统基本上产生较为严重的磨损，需要拆解构件进行设备的维修及部件的更换；在原有密封构件条件下，设备的维修频率较高，相应修理费用支出较大，且一定程度上影响了工程的实施。
3挖掘机斗轴系统改造方案
3.1改造示意图
3.2改造原理及方法
日立360型挖掘机的铲斗、挖掘小臂、挖掘大臂等关节是通过合金插销（连接轴）进行连接的。由于日常施工过程中，铲斗与小臂连接处（斗轴）为主要的入水沾泥部位，受磨损的几率最大，故对其进行改造。现取其截面进行改造说明（见上图）：
参照说明图可知，整个轴结构按竖直中心线轴对称，由轴线往外④、③、⑤构件依次为轴铜套抵座、轴铜套、原厂尘封圈（图1），尘封圈外侧为连接挡板铸件，仅提供连接作用；在原设计工况条件下，在插入合金插销（轴）后，合金插销及铜套之间缝隙应该均匀充满黄油，确保工作运转过程中各构件的润滑性，避免过于剧烈的磨损对构件造成损坏。
实际施工过程中，尽管项目按照甚至高于厂方要求对挖掘机进行黄油的补充保养，但是轴铜套的磨损消耗情况仍然远远大于厂方的参考数据。由于挖掘机各轴连接属于施工过程中主要运动部件，且内部实际工作情况较为隐蔽、不易发现问题。经过反复观察及合理分析，项目得出原厂密封件在作业区泥沙及海水的影响下，强度受到了影响，密封性能满足不了施工需求。因此项目对原厂斗轴密封系统进行改造，将尘封系统改为油封系统，具体改造方法如下（图2）：
①调整轴铜套抵座
日立原厂在轴铜套抵座的设计过程中，留有了一定的改动空间。实际过程中发现，略微调整其尺寸并不影响挖掘机实际使用的功能性和稳定性。将原有轴铜套抵座从对称中轴外侧开始，削去若干，将轴铜套向对称中轴方向靠拢，为后期油封圈提供腔内放置位置（图2中④构件尺寸略小于图1中④构件）；
②改换原有尘封
日立原配的尘封只能满足陆上施工时的防尘要求，对于海水、泥浆并不具有足够的隔绝效果。为了避免连接轴腔体受到砂土、海水的影响，现将原有尘封改为同径油封，增强构件防尘防水性能。在调整轴铜套抵座尺寸后，在原设计位置将原厂尘封改为油封（图2中②）。
③改造连接挡板铸件
原连接挡板铸件在设计及实际使用过程中仅提供连接作用。项目通过在挡板铸件内侧加设油封槽，设置第二道油封，以进一步增强构件整体的密封性（图2中①）。并且在后期整体安装过程中，利用电焊将连接挡板与小臂焊接起来，保证内置两层油封的使用寿命，减少实际生产过程中出现油封破损的可能性。
4改造效果
在整体改造完成后，项目对挖掘机进行了一定时期的功能测试。在保证原有保养维护频率不变的前提下，项目在挖掘机正常使用1个月后对连接轴腔内情况进行了检查。通过检查发现，虽然挖掘机仍然频繁在海水、泥沙环境中作业，但以往出現的不均匀磨损情况基本未发生，腔内润滑黄油分布均匀，铜套基本未被磨损，增加的两层油封密封情况良好，整个腔内清洁无杂物，构件密封性能有了很大程度地提升。
通过统计，改造后，挖掘机斗轴系统的使用寿命由原来的一个月左右延长到了约半年，同时使用过程中的维修成本大幅降低。可以说在改造成本投入有限的基础上，项目对斗轴密封构件的改造获得了较好的实用效果。
5结束语
项目在日立原厂密封方法的基础上，拓展思路，优化改造，提升了挖掘机原有的密封性能。在验证了斗轴密封系统改造具有较好的使用效果后，项目将该方法扩展到挖掘机其他可改进部位，通过相应部位尺寸的合理改动，将挖掘机涉水、沾泥浆部件的原厂尘封均改为密封性更好的油封，全面地提升了挖掘机的防尘防水性能，延长了各关节连接轴系统的使用寿命，使挖掘机的正常使用时间得到了提升。该改进思路和方法对今后类似工程具有一定的借鉴参考价值。