(第一篇)第五章挖掘机械

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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