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1、第五章挖掘机械第五章挖掘机械第五章挖掘机械第一节 概 述第二节 机械式单斗挖掘机构造第三节 单斗液压挖掘机构造第四节 挖掘机电子控制系统简介第五章挖掘机械第一节 概 述一 、 用途在基础工程中用来挖掘 级以下的土层和爆破后的岩石 , 还可对松散物料进行装载作业 。 更换工作装置后还可进行起重 、 安装 、 打桩 、 夯土和拔桩等工作 。二 、 分类按动力装置 : 电驱动式 、 内燃机驱动式 、 复合驱动式等 。按传动装置 : 机械传动式 、 半液压传动式 、 全液压传动式 。按行走装置 : 履带式 、 轮胎式 、 汽车式 、 悬挂式 。按工作装置的 操纵方式 :机械式和液压式 。第五章挖掘机械
2、1.机械式挖掘机工作装置的主要形式 ( 图 5-1)。a) 正铲 ; b) 反铲 ;c) 刨铲 ; d) 刮铲 ;e) 拉铲 ; f) 抓斗 ;g) 吊钩 ; h) 桩锤 ;i) 夯板第五章挖掘机械a) 正铲 : 是机械式挖掘机的主要形式 , 主要挖掘停机面以上的工作面 。b) 反铲 : 是机械式挖掘机的一种换用装置 , 主要挖掘停机面以下的工作面 。c) 刨铲 : 用于平整场地 。e) 拉铲 : 铲斗为挠性连接 , 适用于挖掘停机面以下的工作面 。 拉铲的挖掘能力受铲斗自重的限制 , 一般只适宜挖掘土料和砂砾 。d) 刮铲 : 用来刮动停机面以上已经松动的土壤 。h)桩锤 : 用于进行打桩
3、, 挖掘机在换用桩锤工作装置就成为打桩机 。f)夯板 : 用于夯实土壤 , 故称为夯土机 。第五章挖掘机械2.液压挖掘机液压挖掘机具有挖掘力大 、 动作平稳 、 作业效率高 、 结构紧凑 、 操纵轻便 、 更换工作装置容易等特点 。其主要工作方式 ( 图 5-2) :图 5-2 液压单斗挖掘机工作装置的主要型式a) 反铲 ; b) 正铲 ; c) 抓斗 ; d) 吊钩第五章挖掘机械a) 反铲 : 靠挖掘机动臂 、 斗杆和铲斗的自重和各工作液压缸的推动力 。 主要用于停机面以下的土方工程 , 也可以挖停机面以上的土方工程 。 是中小型液压挖掘机的主要工作装置 。b) 正铲 : 主要用于挖掘停机面
4、以上的工作面 。 卸土方式有两种 : 前卸式和底卸式 。c) 抓斗 : 根据作业对象不同 , 液压抓斗结构形状也不相同 。 双颚式抓斗用于土方作业 。液压挖掘机还可以配用其它装置完成不同的作业 , 如平整刮刀 、 液压镐 、 液压钻 、 松土器等 。挖掘机属于 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 。第五章挖掘机械三 、 液压挖掘机的主要技术参数单斗液压挖掘机的 主要参数 : 斗容量 、 机重 、 额定功率 、 最大挖掘半径 、 最大挖掘深度 、 最大卸载高度 、 最小回转半径 、 回转速度和液压系统的工作压力等 。 其中主要参数有标准斗容 ,
5、 机重和额定功率三个 , 是液压挖掘机分级的标志性参数 。标准斗容量 : 指挖掘 级土壤时 , 铲斗堆尖时的斗容量( m3)。 它直接反映了挖掘机的挖掘能力 。机重 : 指带标准反铲或正铲工作装置的整机质量 ( t)。 反映机械本身的级别和实际工作能力 。额定功率 : 指发动机正常工作条件下 , 飞轮的净输出功率( kW), 反映了挖掘机的动力性能 。第五章挖掘机械四 、 液压挖掘机的发展概况近年来 , 由于电子技术的飞速发展及计算机的普遍使用 , 挖掘机开始由机电液一体化技术向自动化 、 智能化和机器人化的方向发展 。 采用机电液一体化技术的优点 :( 1) 提高了作业质量和工作的舒适性 。
6、( 2) 采用机电液一体化技术可节约能源 20 30。( 3) 使操纵简单省力 , 可实现无人或远距离操纵 。( 4) 提高了安全性和可靠性 , 可进行状态自动监测和故障诊断 。第五章挖掘机械国外挖掘机上应用机电一体化技术 , 主要体现的方面 :( 1) 泵 发动机电子负荷传感控制系统 。( 2) 挖掘机工况检测与故障诊断系统 。( 3) 无线遥控挖掘机 。( 4) 作业过程的局部自主化控制 ( 即半自动化液压挖掘机 )。( 5) 全自动液压挖掘机 。挖掘机的另一个发展方向是大型化和超大型化发展 。第五章挖掘机械第二节 机械式单斗挖掘机构造机械式单斗挖掘机由 三大部分组成 , 即工作装置 1、
7、 转台 2和行走装置 3, 如图 5-3所示 。图 5-3 机械挖掘机外形图1 工作装置 ; 2 转台 ;3 行走装置第五章挖掘机械工作装置 1包括铲斗 、 动臂及提升用的主铰车和变幅铰车 ; 转台 2包括动力装置 、 传动装置和操纵装置 ( 全部罩在机身内 ); 行走装置 3包括车座 、 行走履带及其传动装置 。一 、 正铲工作装置正铲工作装置由铲斗 、 斗杆 、 动臂 、 推压机构 、 滑轮钢索和斗底开闭机构等组成 。正铲工作装置的结构型式有 : 单杆斗柄配双杆动臂和双杆斗柄配单杆动臂两种 。 前者多用于中小型 ( 斗容小于 1立方米 ) 挖掘机上 , 后者多用于 1立方米以上的挖掘机 。
8、第五章挖掘机械图 5-4 机械正铲工作装置1-铲斗 ; 2-斗底开启索链 ; 3-斗柄 ; 4-推压齿条 ; 5-鞍形座 ; 6-推压轴 ;7-推压齿轮 ; 8-动臂 ; 9-提升钢索 ; 10-主卷扬筒 ; 11-变幅卷筒 ;12-变幅钢索 ; 13-定滑轮 ; 14-动滑轮双斗柄配单杆动臂的正铲工作装置 ( 图 5-4), 由动臂 8、斗柄 3、 铲斗 1和机械操纵系统等组成 。第五章挖掘机械二 、 反铲工作装置反铲工作装置由铲斗 、 斗柄 、 动臂和钢索滑轮系等组成, 如图 5-5所示 。图 5-5 机械反铲工作装置1 动臂 ; 2 圆弧铲斗 ; 3 斗柄 ; 4 前支架 ; 5 牵引机
9、构第五章挖掘机械反铲斗有斗底可开启铲斗 ( 如图 5-6) 和斗底不可开启铲斗 ( 如图 5-7) 两种 。斗底可开启的反铲斗卸料面积小 ( 如车辆上卸料 )。斗底不可开启的反铲斗 , 卸料时必须斗柄带着铲斗一起翻转 , 使斗口朝下 , 因此卸料面积较大 。 此种斗的后部呈弧形以利卸料 。 反铲斗的刃口多制成圆弧状 , 以减小挖掘阻力 。第五章挖掘机械图 5-6 斗底可开启的反铲斗1-斗体 ; 2-斗底开启机构 ;3-安全突筋 ; 4-斗底 ;5-拱板 ; 6-斗齿 ; 7-螺钉 ;8-侧齿 ; 9-铰销 ;10、 12-销孔 ; 11-拉杆第五章挖掘机械图 5-7 斗底不能开启的铲斗1 斗齿
10、 ; 2 侧齿 ; 3 斗体 ; 4、 5、 6 销孔 ; 7 拉杆第五章挖掘机械三 、 机械式拉铲与抓斗工作装置1.拉铲工作装置拉铲工作装置 ( 图 5-8) 由动臂 、 铲斗和钢索三部分组成 。图 5-8 拉铲工作装置1-机身 ; 2-门形架 ; 3-动臂升降钢索 ; 4-滑轮组 ; 5-悬挂钢索 ; 6-动臂 ; 7-滑轮 ;8-铲斗升降钢索 ; 9-悬挂连接器 ; 10-卸土钢索 ; 11-升降链条 ; 12-铲斗 ;13-牵引链条 : 14-横向连接器 ; 15-牵引钢索 ; 16-导向滑轮第五章挖掘机械动臂 6用角钢焊成格栅式桁架 , 分节拼装 。 各节之间用接盘和螺栓连接 。 采
11、用这种结构可减轻动臂质量 , 扩大拉铲的工作范围 。拉铲斗是一个簸箕形钢斗 ( 图 5-9), 斗的后臂呈圆弧形 。图 5-9 拉铲斗1-斗壁 ; 2-拱板 ; 3-卸料索 ; 4-侧刃 ; 5-斗底 ; 6-耳环 ; 7-牵引链 ; 8-牵引索 ;9-提升链 ; 10-铲斗提升钢索 ; 11-连接器 ; 12-横撑杆第五章挖掘机械2.抓斗工作装置抓斗工作装置是一个用钢索操纵的抓斗 , 抓斗由两个弧形斗瓣组成 , 如图 5-10所示 。图 5-10 钢索操纵的抓斗a) 闭合状态 ;b) 张开状态1、 13-斗齿 ;2、 18-拉杆 ; 3-拉臂 ;4、 16-动滑轮组 ;5、 17、 20-关
12、斗钢索 ;7、 21-铲斗升降钢索 ;8、 19-定滑轮组 ;10、 22-钢索固定器 ;12、 14-斗瓣第五章挖掘机械四 、 机械传动系统机械式单斗挖掘机传动系统的 组成 :1.主卷扬机构 ;2.回转机构 ;3.变幅机构 ;4.换向机构 ;5.行走机构 。例 : 履带式单斗挖掘机的机械传动系统 ( 图 5-11)。第五章挖掘机械图 5-11 单斗挖掘机的机械传动1-发动机 ; 2-主离合器 ; 3-减速器 ; 7-变幅卷筒轴 ; 8、 15、 17-推压机构传动链轮 ;9-离合器 ; 10-变幅卷筒 ; 12-主卷扬轴 ; 14、 20-主卷筒离合器 ; 16-右主卷筒 ; 18-回缩钢索
13、 ; 19-推压钢索 ; 21-推压卷筒 ; 29-回转立轴 ; 30-行走立轴 ; 31、 35-行走齿轮 ; 33、 36-行走链轮 ; 34-驱动轮 ; 37-行走水平轴 ; 38-回转小齿轮 ; 41-大齿圈; 42-垂直轴 ; 45、 46、 47-换向齿轮 ; 48-换向机构水平轴 ; 51-斗底开启卷筒第五章挖掘机械发动机 1的动力经主离合器 2与链式减速器 3传给换向机构水平轴 48。 然后分成两条传动路线 :一路由齿轮 4、 5、 11将动力传递至主卷扬轴 12, 驱动主卷筒回转 , 控制铲斗的动作 ; 另一路由换向机构经垂直轴 42、 两挡变速器 43, 经齿轮 28、 2
14、6分别将动力传给回转立轴 29和行走立轴 30。接合爪形离合器 27, 回转立轴 29带动回转小齿轮绕固定的大齿圈 41回转 , 从而带动回转平台回转 。接合爪形离合器 25, 行走立轴 30经锥形齿轮传动将动力传给行走水平轴 37, 再通过左右行走爪形离合器 32和链传动把动力传递给左右驱动链轮 , 左右离合器 32可将一边行走装置的动力切断而使机械转向 。第五章挖掘机械第三节 单斗液压挖掘机构造单斗液压挖掘机由发动机 、 机架 、 传动系统 、 行走装置、 工作装置 、 回转装置 、 操纵控制系统和驾驶室等 组成 。机架 是整机的骨架 , 支承在行走装置上 。传动系 是将发动机的动力传递给
15、工作装置 、 回转机构和行走装置 , 可分为机械传动和液压传动 。液压系统 由液压泵 、 液压马达 、 液压油缸 、 控制阀以及液压管路等液压元件组成 。工作装置 主要由动臂 8、 斗杆 4、 铲斗 1、 连杆 2、 摇杆3、 动臂油缸 7、 斗杆油缸 6和铲斗油缸 5等组成 。 各构件之间的连接以及工作装置与回转平台的连接全部采用铰接 ,通过三个油缸的伸缩配合 , 实现挖掘机的挖掘 、 提升和卸土等作业过程 。第五章挖掘机械图 5-12 单斗液压挖掘机的总体结构1-铲斗 ; 2-连杆 ; 3-摇杆 ; 4-斗杆 ; 5-铲斗油缸 ; 6-斗杆油缸; 7-动臂油缸 ; 8-动臂 ; 9-回转支
16、撑 ; 10-回转驱动装置 ; 11-燃油箱 ; 12-液压油箱 ;13-控制阀 ; 14-液压泵 ; 15-发动机 ; 17-液压油冷却器 ; 18-平台 ; 19-中央回转接头; 20-行走装置 ; 21-操作系统 ; 22-驾驶室第五章挖掘机械一 、 工作装置液压挖掘机的工作装置最常用的是反铲和正铲 , 也可以更换抓斗和拉铲等工作装置 。1.反铲工作装置图 5-13 反铲工作装置1-斗杆油缸 ;2-动臂 ;3-液压管路 ;4-动臂油缸 ;5-铲斗 ;6-斗齿 ;7-侧齿 ;8-连杆 ;9-摇杆 ;10-铲斗油缸 ;11-斗杆第五章挖掘机械反铲工作装置由动臂 、 斗杆 、 连杆和铲斗组成 , 分别由动臂油缸 、 斗杆油缸和铲斗油缸驱动 , 完成挖掘 、回转等作业过程 。三个液压油缸配