工程机械实验指导书

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1、 工程机械工程机械 实验指导书实验指导书 庞小兵庞小兵 黄升宇黄升宇 编编 长沙学院机电工程系 实验一 助力转向、制动系和电控悬架 实验一 助力转向、制动系和电控悬架 一、实验课时：2 课时 二、实验目的： 1. 掌握助力转向操纵机构的工作原理及构造； 2. 掌握助力制动系传动装置结构特点其工作原理； 3. 掌握电控悬架的结构和工作原理； 三、实验设备及用具： 1. 常用工具； 2. 汽车动力转向系统； 3. 普通动力制动系统实验台； 4. 汽车电控悬架系统； 四、实验内容： 1. 观察和分析助力转向系的组成及工作原理； 2. 观察和分析助力制动系传动装置的组成及工作原理； 3. 观察和分析电

2、控悬架的结构和工作原理； 五、实验原理及步骤 1.助力转向系实验 1）观察助力转向系的组成； 2）油泵关闭，旋转方向盘转向，转向是否沉重？ 3）油泵打开，旋转方向盘转向；和油泵关闭时对比； 4）分析动力转向系的工作原理； 2.助力制动系实验 1）观察动力制动系的组成； 2）气泵打开，实验制动情况； 3）分析动力制动系的工作原理； 3. 电控悬架实验 1）观察电控悬架的组成； 2）启动电控悬架实验台，调节四个悬架等高，压力值相等； 3）分别记录左转向、右转向时前后左后四个悬架的压力值 4）分析电控悬架的工作原理； 六、实验注意事项 1. 遵守试验室规章制度，未经许可，不得搬动和拆卸仪器和设备。

3、2. 注意人身和设备安全。 七、思考题 1. 简单叙述所实验的助力转向系统的组成和工作原理。 2. 简单叙述所实验的助力制动系传动装置的组成和工作原理。 3. 简单叙述所实验的电控悬架的组成和工作原理。 实验二 液压挖掘机的基本构造及工作原理 实验二 液压挖掘机的基本构造及工作原理 一、实验课时：2 课时 二、实验目的： 1. 掌握液压挖掘机的基本组成； 2. 掌握回转装置的结构结构与原理； 3. 掌握液压挖掘机工作装置的结构与工作原理； 4. 掌握履带式底盘的组成和工作原理 三、实验设备及用具： 1. 常用工具； 2. 履带式单斗挖掘机； 四、实验内容： 1. 观察和分析液压挖掘机的基本组成

4、； 2. 观察和分析回转装置的结构结构与原理； 3. 观察和分析液压挖掘机工作装置的结构与工作原理； 4. 观察和分析履带式底盘的组成和工作原理 五、实验原理及步骤 1. 观察和分析液压挖掘机的基本组成 单斗液压挖掘机的总体结构 单斗液压挖掘机的总体结构包括动力装置、工作装置、回转装置、操纵机构、传动系统、行走装置和辅助设备等，如图 2.1 所示。 常用的全回转式液压挖掘机的动力装置、传动系统的主要部分、回转机构、辅助设备和驾驶室等都安装在可回转的平台上，通常称为上部转台。因此又可将单斗液压挖掘机概括成工作装置、上部转台和行走机构等三部分，如图 2.2。 挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为

5、机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达+减速机） ，由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回转运动、整机的行走运动。 图 2.1 工作装置工作装置动臂、斗杆、铲斗、液 压油缸、连杆、销轴、管路动臂、斗杆、铲斗、液 压油缸、连杆、销轴、管路 上部转台上部转台发动机、 减震器主泵、主阀、驾 驶室、回转机构、回转 支承、 回转接头、 转台、 液压油箱、燃油箱、发动机、 减震器主泵、主阀、驾 驶室、回转机构、回转 支承、 回转接头、 转台、 液压油箱、燃油箱、11控制油路、控制油路、12电器部件、

6、电器部件、13配重配重 行走机构行走机构履带架、 履带、 引导轮、 支重轮、 托轮、终传动、张紧 装置履带架、 履带、 引导轮、 支重轮、 托轮、终传动、张紧 装置 图 2.2 2. 观察和分析回转装置的结构结构与原理； 液压挖掘机回转装置有转台、回转支撑和回转机构组成，如图 2.3 所示，回转装置的外座圈用螺栓与转台连接，带齿的内座圈与底架用螺栓连接，内外圈之间设有滚动体。挖掘机工作装置作用在转台上的垂直载荷、水平载荷、和倾覆力矩通过回转支撑的外座圈、滚动体和內座转传给底架。回转机构的壳体固定在转台上，用小齿轮与回转支撑内座圈上的齿圈相啮合，小齿轮可绕自身轴线旋转，又可绕转台中心线公转，当回

7、传机构工作时就像对底架进行回转。 图 2.3 回转装置 1、转台 2、回转机构 3、回转支承 4、底架 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） ，并统称为液压挖掘机的回转装置如图2.4。 图 2.4 回转支撑 全回转液压挖掘机回转装置的传动形式有直接传动和间接传动两种。 1）直接传动。在低速大扭矩液压马达的输出轴上安装驱动小齿轮，与会转齿轮啮合。 2）间接传动如图 2.5。由高速液压马达经齿轮减速器带动回转齿圈的间接传动结构形式。他结构紧凑，具有较大的传动比，且齿

8、轮的受力情况较好。轴向柱塞液压马达与同类型的液压油泵结构基本相同，许多零件可以通用，便于制造及维修，从而降低了成本。但必须设制动器，以便吸收较大的回转惯性力矩，缩短挖掘机作业循环时间，提高生产效率。 图 2.5 回转装置 1、制动器 2、液压马达 3、行星齿轮减速器 4、回转齿圈 5、润滑油杯、6、中央回转接头 3.观察和分析液压挖掘机工作装置的结构与工作原理； 液压挖掘机工作装置的种类繁多（可达 100 余种） ，目前工程建设中，目前工程建设中应用最多的是反铲。 铰接式反铲式单斗液压挖掘机最常用的结构形式，动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接，在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，完成挖掘提升和

9、卸土等动作，如图 2.6。 图 2.6 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 铲斗的纵向剖面应适应挖掘过程各种物料的在斗中运动规律有利于物料的流动，使装土阻力最小，有利于将铲斗充满。装设斗齿，以增大铲斗对挖掘物料的线压比，斗持及斗形参数具有较小单位切削阻力，便于切入及破碎土壤。斗齿应耐磨、易更换。为使装载铲斗的物料不易掉出，斗款与直径之比应大于 41。 反铲用的铲斗形状尺寸与其作业对象有很大关系。为了满足各种挖掘机作业的需要，在同一台挖掘机上可以配置多种形式的铲斗，图 2.7、图 2.8

10、 分别为反用铲斗的基本形式和常用形式铲斗的斗齿采用装配式， 其形式有橡胶卡销式和螺连接式。 铲斗与液压缸连接的结构形式有四连杆机构和六连杆机构。其中四连杆机构连接方式是铲斗直接交接与液压缸，使铲斗转角较小，工作力矩变化较大；六连杆机构的特点是，在液压缸活塞行程相同的条件下，铲斗可以后的较大的转角，并改善机构的传 动特性。 图 2.7 反铲斗 1-齿座；2-斗齿；3-橡胶卡销；4-卡销；5、6、7-斗口板 图 2.8 斗齿结构 a）螺栓连接方式；b）橡胶卡销连接方式 1-卡销；2-橡胶卡销；3-齿座；4-斗齿 4.观察和分析履带行走机构的组成和工作原理 履带式行走装置有四轮一带（即驱动轮、引导轮

11、、支重轮、托伦以及履带）张紧装置和缓冲弹簧，行走机构，行走架（包括底架、横梁和履带架）等组成如图所示 2.9。 图 2.9 履带行走装置 单斗液压挖掘机的履带式行走机构的基本结构与其他履带式机构大致相同，但他多采用两个液压马达各自驱动一个履带。 与回转装置的传动相似可用高速小扭矩马达或低速大扭矩马达。两个液压马达同方向旋转式挖掘机将直线行驶；若只向一个液压马达供油，并将另一个液压马达制动，挖掘机将绕制动一侧的履带转向，若是左右两个液压马达反向旋转，挖掘即将进行原地转向。 行走机构的各零部件都安装在整体式实行走架上。 液压泵输入的压力油竟多路换向阀和中央回转接头进入行走液压马达，该马达将液压能转

12、变为输出扭矩后，通过齿轮减速器传给驱动轮，最终卷绕履带以实现挖掘机的行走。 4.1 行走结构 行走架是履带式行走装置的承重骨架， 它有底架、 横梁、 横梁和履带架组成，通常用 16Mn 钢板焊接而成底架的连接转台，承受挖掘机上部载荷，并通过衡量传给履带架。 行走按结构形式可分为组合式和整体式两种。组合行走架的底架为框架结构，横梁为工字钢或焊接的箱形梁，插入履带架孔中，履带架通常采用下部敞开的“”形截面，两端呈叉形以便安装驱动轮、引导轮和支重轮。 组合式行走架的优点是，当需要改变挖掘机的稳定性和降低接地比压时。不需要改变底架的结构就能换装加宽的横梁和加长履带架，从而、安装不同长度和宽度的履带。他

13、的缺点是，履带架截面削弱较多，刚度较差，并且截面削弱处易产生裂缝。 为克服上述缺点，越来越多的液压挖掘机采用整体式行走架，它结构简单，自重轻，刚度大，制造成本低。支重轮直径较小，在行走装置的长度内，每侧可安装 59 个支重轮，这样可使挖掘机上部均匀地传至地面，便于在承能力较低的地面使用，提高行走性能。 4.2 四轮一带 有履带和轮驱动轮、引导轮、支重轮、托轮组成的四轮一带，直接关系到挖掘机的工作性能和行走性能，其质量和制造成本约占整机的四分之一。 1）履带 挖掘机的绿带有整体式和组合式两种。 整体式履带是履带板上带啮合齿，直接与驱动轮啮合，履带板本身成为支重轮等轮子的滚动轨道，整体式制造方便，

14、连接履带板的销子容易拆装，但磨损较快。 目前液压挖掘机上广泛采用组合式履带。它有履带板、链轨节和履带销轴和销套等组成。左右链轨接与销套紧配合连接，履带销轴插入销套有一定的间隙，以便转动灵活，其两端与另两个轨节孔配合。锁紧履带销与链轨节孔为动配合，便于整个履带的拆装。 组合式履带的节距小， 绕转性好， 使挖掘机行走速度较快，销轴和硬度较高，耐磨，使用寿命长。 2）支重轮 支重轮将挖掘机的重量传给地面，挖掘机在不同地面上行驶时之中轮经常承受地面的冲击，因此支重轮所受的载荷较大。此外之中轮的工作条件也较恶劣，经常处于尘土中，有时还浸泡在泥水中，故要求良好的密封性。支重轮常用 35Mn 或 50Mn

15、钢铸造而成，轮面淬火硬度为 HRC4857，以获得良好的耐磨性。支重轮多采用滑动轴承支撑，并用浮动油封防尘如图 2.10、2.11。 图 2.10 双边支重轮 图 2.11 单边支重轮 支重轮的结构如上图所示通过两端轴固定在履带架上。支重轮的轮边凸缘，其支持履带的作用，以免履带行走时横向脱落。为了在有限的长度上多安排几个支重轮，往往把支重轮中的几个做成无外凸缘的，并把有无外凸缘的支重轮交替排列。 润滑滑动轴承及油封的润滑油脂从支重轮体中间的螺塞孔加入， 通常在一个大修期内只加注一次，简化了挖掘机平时的保养工作。 托轮与支重轮的基本相同。 3） 引导轮 引导轮用来引导履带正确绕转， 防止其跑偏和

16、越轨， 如图 2.12。多数液压挖掘机的引导轮同时起到支重轮的作用， 这样可增加履带对地面的接触面积，减小接地比压。引导轮的轮面制成光面，中间有挡肩环做为导向用，两侧的环面则支撑轨链。引导轮与最靠近的支重轮的距离愈小，则导向性愈好。 引导轮通常用 40、45 号钢或 35Mn 钢铸造、调质处理，硬度为 HB230270。 图 2.12 引导轮 4） 驱动轮 液压挖掘机发动机的动力是通过行走马达和驱动轮传给履带的， 因此驱动轮应与履带的链轨啮合正确、 传动平稳， 并且当履带因销套磨损伸长时仍能很好地啮合。 驱动轮通常位于挖掘机行走装置的后部， 使履带的张紧段较短， 以减少其磨损和功率消耗。 驱动轮安轮体构造可分为整体式和分体式两种。 分体式驱动轮的轮齿被分为 59 片齿圈，这样部分轮齿磨损 时不必卸下履带便可更换， 在施工现场修理方便其降低挖掘机维修工成本。