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1、第五章 挖掘机械,工程机械讲义,1,第五章 挖掘机械,挖掘机械简称挖掘机，是用来进行土方开挖的一种施工机械。挖掘机的作业过程是用铲斗的切削刃切土并把土装入斗内，装满土后提升铲斗并回转到卸土地点卸土，然后，再使转台回转，铲斗下降到挖掘面，进行下一次挖掘。按作业特点分为周期性作业式和连续性作业式两种，前者为单斗挖掘机，后者为多斗挖掘机。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,2,挖掘机外形图（一）,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,3,挖掘机外形图二,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,4,挖掘机外形图（三）,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,5,挖掘机外形图四,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,6,第一节 概
2、述,单斗挖掘机在建筑筑路水利电力，采矿、石油等工程以及天然气管道铺设和现代军事工程中，被广泛地使用。单斗挖掘机的主要用途：在筑路工程中用来开挖堑壕，在建筑工程中用来开挖基础，在水利工程中用来开挖沟渠，运河和疏浚河道，在采石场、露天采矿等工程中用于剥离和矿石的挖掘等。此外还可对碎石进行装载作业：更换工作装置后还可进行浇筑、起重、安装，打桩、夯土和拔桩等工作。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,7,单斗挖掘机分类,按动力装置分：有电驱动式、内燃机驱动式、复合驱动式等； 按传动装置分：有机械传动式，半液压传动式、全液压传动式； 按行走机构分：有履带式轮胎式，汽车式悬挂式； 按工作装置在水平面可回转的范
3、围分：有全回转式(360)和非全回转式(270)； 按工作装置分：有铰接式和伸缩臂式。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,8,各种类型的单斗挖掘机可根据需要换装正铲，反铲、拉铲和抓斗的任何一种(图151) 工作装置，都属于一种循环作业式机械，每一个工作循环包括：挖掘、回转，卸料和返回四个过程。,图151 单斗挖掘机工作装置类型 1反铲；2正铲；3拉铲；4抓斗；5起重,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,9,机械传动式挖掘机的正铲的工作过程,正铲挖掘机的工作装置是由动臂2斗杆5和斗口朝上的铲斗1组成。 正铲的工作过程是： (1) 挖掘过程：先将铲斗下放到工作面底部(1)，然后提升铲斗，同时使斗杆向前推
4、压(有的小型挖掘机依靠动臂下降的重力来施压)，斗内装满土料(11一111)。 (2)回转过程：先将铲斗向后退出工作面()，然后回转，使动臂带着铲斗转到卸料处上空().在此过程中可适当涧整斗的伸出度和高度适应卸料要求，以提高工效。 (3)卸料过程：打开斗底卸料()。 (4)返回过程：回转挖掘机转台，使动臂带着空斗返回挖掘面，同时放下铲斗，斗底在惯性作用下自动关闭(1)。 机械传动式正铲挖掘机适宜挖掘和装载停机画以上的I级土壤和松散物料、,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,10,图152 正铲工作过程简图 1铲斗；2动臂；3铲斗提升钢索；4鞍形座；5-斗杆；6-斗底；7运输车辆； I挖掘过程,第五章
5、 挖掘机械,工程机械讲义,11,挖掘机反铲的工作过程,机械传动的反铲挖掘机(图153)的工作装置是由动臂5，斗口朝下的带杆铲斗2组成，动臂由前支架7支持。 反铲的工作过程是：先将铲斗向前伸出，让动臂带着铲斗落在工作面上(1)；然后将铲斗向着挖掘机方向拉转，于是它就在动臂和铲斗等重力以及牵引索的拉力作用下，使斗内装满土()；将斗保持()状态连同动臂一起提升到()，再回转至卸料处进行卸料。 反铲有斗底可打开式与不可打开式两种。前者可打开斗底准确地卸料于车辆()，后者需将铲斗向前伸出，使斗口朝下卸料()。 反铲挖掘机适宜于停机面以下的挖掘，例如挖掘基坑及沟槽等。机械传动的反铲挖掘过程由于只是依靠铲斗
6、自身重力切土，所以只适宜于挖掘轻级和中级土壤。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,12,图153 反铲工作过程简图 1斗底；2铲斗；3牵引钢索；4斗杆；5提升钢索；7前支架；IV工作过程,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,13,挖掘机的拉铲的工作过程,机械传动的拉铲挖掘机(图15-4)的工作装置由格栅形动臂与带链索的悬挂铲斗1组成。铲斗的上部和前部是敞开的。 拉铲的工作过程是：首先将铲斗以提升钢索2提升到位置()，拉收和放松牵引索3，使斗在空中前后摆动(视情况也可不摆动)，然后共同放松提升索和牵引索，铲斗就被抛掷在工作面面上()。然后拉动牵引索，铲斗在自重作用下切人土中，使铲斗装满土壤()(一般情
7、况下当铲斗拉移34倍长的距离时，可装满)。然后提升铲斗，同时放松牵引索，使铲斗保持在斗底与水平面成812仰角，不让土料撒出。在提升铲斗的同时将挖掘机回转到卸载处。卸料时制动提升索，放松牵引索，斗口就朝下卸料。再转回工作面进行下一次挖掘。 拉铲挖掘机适宜于停机面以下的挖掘，特别适宜于开挖河道等工程-拉铲由于靠铲斗自身重力切上，所以只适宜挖掘一般土料和砂砾,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,14,图154 拉铲工作过程简图 1铲斗；2提升钢索；3牵引钢索；4卸料索；5动臂； I工作过程,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,15,挖掘机的抓斗的工作过程,抓斗挖掘机(图155)的工作装置是一种带双办或多办的
8、抓斗1。抓斗用提升索2悬挂在动臂上。斗办的开闭由闭合索3宋执行，为了不使斗在空中旋转，由一根定位索5来保证，定位索的一端固定在抓斗上，另一瑞与动臂连接、 抓斗的工作过程是：首先固定提升索放松闭合索，使斗办张开-然后同时放松提升索和闭合索，让张开的抓斗落在工作面上，并在自重作用下切入土中(1)。然后收紧闭合索，抓斗在闭合过程中抓满土料(11)。当抓斗完全闭合后，以同一速度提升索和闭合索将抓斗提升(III)，同时使挖掘机转到卸料位置：卸料时固定提升索，放松闭合索，斗办张开，卸出土料()。 抓斗挖掘机适宜停机面以上和以下的挖掘，卸料寸无论是卸在车辆上或弃土堆上都很方便：由于抓斗是垂直上下运动，所以特
9、别适合挖掘桥基桩孔、陡峭的深坑以及水下土方等作业-但抓斗的挖掘能力也受自重的限制，只能挖取一般土料、砂砾和松散料。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,16,图155 抓斗的工作原理图 1抓斗；2提升索；3-闭合索；4动臂；5定位索； I抓斗动作,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,17,液压挖掘机一般只带正铲、反铲抓斗和起重工作装置，其工作循环和机械传动的挖掘机基本相同.由于其挖掘，提升和卸料等动作是靠油缸来实现的，因此其工作能力比同级机械传动的挖掘机要高。其正铲、反铲的作业范围如图156所示，两者对停机面上下的作业都能挖掘。,图156 a)正铲；b）反铲,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,18,单斗
10、挖掘机主要由下列各部分组成,发动机：整机的动力源，多采用柴油机； 传动系统：把动力传给工作装置，回转装置和行走装置。有机械传动和液压传动之分： 回转装置：使工作装置向左或右回转，以便进行挖掘和卸料。 行走装置：支承全机质量并执行行驶任务，有履带式，轮胎式与汽车式等。 操纵系统：操纵工作装置，回转装置和行走装置，有机械式，液压式，气压式及复合式等。 机棚：盖住发动机传动系统与操纵系统等，一部分作为驾驶室： 底座(机架)：全机的骨架，除行走装置装在其下面外，其余组成部分都装在其上面。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,19,第二节 单斗挖掘机构造,一、工作原理和组成 单斗液压挖掘机由工作装置、上部转
11、台和行走装置三大部分组成。液压挖掘机与机械式挖掘机不同之处在于动力传递和控制方式不同，液压挖掘机是采用液压传动装置来传递动力的，它由液压泵、液压马达、液压油缸，控制阀以及各种液压管路等液压元件组成。 图1-5-7是这类液压挖掘机总体结构图。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,20,图157 单斗液压挖掘机的总体结构 1柴油机；2机棚；3液压泵；4液控多路阀；5液压油油箱；6回转减速器；7液压马达；8回转接头； 9司机室；10动臂；11动臂油,12操纵台；13斗杆；14斗杆油缸；15铲斗；16铲斗油缸；17边齿； 18斗齿；19平衡重；20转台；21走行减速器、液压马达；22支重轮；23托链轮；2
12、4履带板； I工作装置；II上部转台；III行走装置,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,21,图158 液压挖掘机传动示意图 l铲斗；2斗杆；3动臂；4连杆；5、6、7液压油缸；8安全阀；9分配阀；10油箱；1l、12油泵；13发动机； 挖掘装置；-回转装置；III行走装置,图158为一种液压挖掘机传动示意图,如图所示，柴油机驱动两个油泵11、12，把压力油输送到两个分配阀中。操纵分配阀将压力油再送往有关液压执行元件，这样就可驱动相应的机构工作，以完成所需要的动作。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,22,二、回转装置,上部转台是液压挖掘机三大组成部分之一。在转台上除了有发动机，液压系统、司机室、
13、平衡重，油箱等以外，还有一个很重要的部分回转装置。以上这些部分在转台上的布置不尽相同，但都力求使转台上的传动机构尽量布置紧凑：图159为国产液压挖掘机转台布置的一种型式。,图159 转台布置 l发动机；2换向阀；3-回转驱动液压马达；4-司机室；5回转大齿圈和回转支承;6-中央回转接头:7-油箱；8液压泵；9-平衡重,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,23,液压挖掘机的回转装置照片,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,24,液压挖掘机的回转装置必需能把转台支承在固定部分(下车)上。不能倾翻倒，并应使回转轻便灵活。为此，液压挖掘机都设置了回转支承装置(起支承作用)和回转传动装置(驱动转台回转)，并统称
14、为液压挖掘机的回转装置：,(一)回转支承的主要结构形式,1转柱式回转支承 摆动式液压马达驱动的转柱式支承如图1510所示 它由固定在回转体1上的上、下支承轴4和6，上、下轴承座3和7组成。轴承座用螺栓固定在机架5上。回转体与支承轴组成转柱，插入轴承座的轴承中。外壳固定在机架5上的摆动液压缸输出轴插入下支承轴6内，驱动回转体相对于机架转动。回转体常做成“”形，以避免与回转机构碰撞、工作装置铰接在回转体上，与回转体一起回转。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,25,图l510 转柱式回转支承 1回转体；2摆动液压缸；3上轴承座；4上支承轴；5机架；6下支承轴；7下轴承座,第五章 挖掘机械,工程机械讲
15、义,26,2滚动轴承式回转支承,滚动轴承式回转支承实际上就是一个大直径的滚动轴承。它与普通轴承的最大区别是它的转速很慢、挖掘机的回转速度在51lrmin之间。此外，一般轴承滚道中心直径和高度比为45，而回转支承则达1015。所以，这种轴承的刚度较差，工作中要靠支承连接结构来保证。 滚动轴承式回转支承的典型构造如图1511所示。,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,27,内座圈或外座圈可加上成内齿圈或外齿圈。带齿圈的座圈为固定座圈，用沿圆周分布的螺栓4、5固定在底座上。不带齿的座圈为回转圈，用螺栓与挖掘机转台连接。装配时可先把座圈1、3和滚动体8装好，形成一个完整的部件，然后再与挖掘机组装。为保证转
16、动灵活，防止受热膨胀后产生卡死现象，回转支承应留有一定的轴向间隙。此间隙因加工误差和滚道与滚动体的磨损而变化。所以在两座圈之间设有调整垫片2，装配和修理时可以调整间隙。隔离体7用来防止相邻滚动体8间的挤压，减少滚动体的磨损，并起导向作用。滚动体可以是滚珠或滚柱。 小齿轮与齿圈的啮合方式有内、外啮合两种。,图1511 演动轴承式支承 1下座圈；2调整垫片；3上座圈；4、5螺栓；6内齿圈； 7隔离体；8滚动体；9油嘴；10密封装置,第五章 挖掘机械,工程机械讲义,28,(二)回转机构传动形式与结构特点,1半回转液压挖掘机的回转传动装置 小型液压挖掘机常采用液压缸驱动的传动机构。这种液压缸活塞杆的一部分加工成齿条，与回转轴上的
