履带式挖掘机结构及原理.ppt

挖掘机结构及原理,挖掘机械研究所,概述 1、挖掘机发展简史 2、挖掘机分类 3、挖掘机的组成 4、挖掘机工作原理 5、挖掘机分系统简介,挖掘机械研究所,一、挖掘机发展简史,液压挖掘机从1837年的蒸汽机驱动的“动力铲”诞生至今，已有170余年的历史。其发展史大致可分为三个时期（俗称三代）： 第一时期：电动机、内燃机的出现，使挖掘机有了适用的动力装置，解决了工程挖掘机械移动的动力源难题，促进了挖掘机的诞生和发展。目前国内矿山使用的电铲就属于第一代产品。 第二代： 1950年德国开发的第一台液压挖掘机诞生了，液压传动代替机械传动是挖掘机技术上的一次飞跃，挖掘机的液压化是第二代产品的标志，史称传动革命阶段。 第三代：电子技术尤其是计算机技术的广泛应用，使挖掘机有了合适的控制系统，在1985年左右，挖掘机的电子化是挖掘机第三代产品的标志。可称为操纵和控制革命。 第三代产品还在延续，目前液压挖掘机的主要发展方向是机电一体化技术，作为工程机械主导产品的液压挖掘机，经过几十年的研究和发展，已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究逐步向机电液控制方向转移。国外最新控制技术是计算机直接控制。 我国挖掘机事业诞生于新中国成立初期的1954年，经过近50年的发展，也只是达到国外液压挖掘机发展的第二时期，挖掘机的液压化即国外的第二代产品。但借助一些国外的液压公司，能实现机电一体化以及实现一些较为简单电脑控制，因此，目前国内挖掘机也就只能算是第二代与第三代之间。,挖掘机械研究所,二、挖掘机分类,作业方式：单斗挖掘机、多斗挖掘机 动力方式：电驱动、内燃机驱动、复合驱动 行走方式：履带式、轮胎式、汽车式、步行式、轨道式、拖式 工作装置：正铲、反铲、拉铲、抓斗、起重吊钩 多斗挖掘机：链斗式、轮斗式,挖掘机械研究所,三、挖掘机的组成,挖掘机从结构上讲分为： 平台总成、工作装置、底盘 挖掘机从系统上讲分为： 由底盘系统、平台系统、动力系统、覆盖件、液压系统、司控系统、工 作装置系统、电气系统、标识系统、随机备件及随机工具11个分系统 组成。,挖掘机械研究所,1.工作装置,2. 平台总成,3.底盘总成,挖掘机械研究所,四、挖掘机工作原理,挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，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。,挖掘机械研究所,挖掘机械研究所,挖掘机各运动和动力传输路线如下： 行走动力传输路线：柴油机联轴节液压泵（机械能转化为液压 能）分配阀中央回转接头行走马达（液压能转化为机械能） 减速箱驱动轮轨链履带实现行走 回转运动传输路线：柴油机联轴节液压泵（机械能转化为液压 能）分配阀回转马达（液压能转化为机械能）减速箱回转 支承实现回转 动臂运动传输路线：柴油机联轴节液压泵（机械能转化为液压 能）分配阀动臂油缸（液压能转化为机械能）实现动臂运动,挖掘机械研究所,斗杆运动传输路线：柴油机联轴节液压泵（机械能转化为液压 能）分配阀斗杆油缸（液压能转化为机械能）实现斗杆运动 铲斗运动传输路线：柴油机联轴节液压泵（机械能转化为液压 能）分配阀铲斗油缸（液压能转化为机械能）实现铲斗运动,挖掘机械研究所,五、挖掘机分系统简介,5.1 底盘 5.1.1 底盘组成,支重轮,托链轮,驱动轮,导向轮总成,中央回转接头,行走机构,履带总成,回转支承,车架,挖掘机械研究所,挖掘机械研究所,5.1.2 主要功能,1）支承整个挖掘机上部重量,2）行走和转向的动力源泉与执行机构,3) 支承工作装置挖掘时的反力,挖掘机械研究所,5.1.3 结构分类 现有机型结构 可调轨距-1.8t u形梁拼焊结构-6.5t x架拼焊结构9t、15t、22t、33t 分体式结构45t,挖掘机械研究所,5.1.4 典型故障 a、回转异响 原因：回转马达、回转减速机、回转支承 检查步骤： 1、仔细听异响的部位确定拆除更换 2、空地（回转空间）大臂，小臂伸直，铲斗离地面一米高，停止发动机，泄掉余压拆回转马达螺栓，与回转减速机中心齿套离开一小段距离，操纵回转有拆除回转马达（保护油口）。 3、推动铲斗判断异响源回转减速机有拆除 4、推动铲斗判断回转支承是否异响有拆除 5、更换相应部件（拍照、做好记录）,挖掘机械研究所,b、回转固定螺栓松动或断裂 原因：螺栓质量问题、装配不符合标准、松动后断裂 螺栓质量问题：杆部与头部连接r 角、强度、材质理化分析 装配不符合要求：螺纹清洗、施胶方法、拧紧方法 处理步骤： 螺栓松动：拆除螺栓-清洗螺孔（1755）、螺栓-施胶-对称拧紧 1、拆除工作装置（整体）、回转接头管路、回转支承螺栓 2、吊除上车、拆下回转支承 3、去除断裂螺栓 4、清洗螺孔（1755）、螺栓-施胶-对称拧紧 5、加注润滑脂，恢复上车（问题点拍照、做好记录）,挖掘机械研究所,c、回转支承漏黄油 原因：润滑脂、内外圈间隙太大、防尘圈太松 润滑脂：粘度低-泄露，要求3号锂基脂 内外圈间隙太大：（工作时上车晃动较大-可视测）-漏油-更换回转支承 防尘圈（橡胶圈）太松：橡胶老化、断裂或装配间隙太大-更换,挖掘机械研究所,d、支重轮漏油 原因：浮封环制品不良、泥沙或冰水使浮封环固结、o型圈老化 黄油嘴装配 检查：若发现o型圈严重磨损-使用中进入水、泥沙等经冻结或挤压 -o型圈与浮封环发生相对转动o型圈磨损-指导用户在湿地工况作业完后在 硬路面上行走，几分钟以将内部水分泥砂从壳体间隙处抖出（或空转）-更换支重轮 黄油嘴装配：生药带或打胶重新装配,挖掘机械研究所,e、行走履带跳节 涨紧装置在行走时起到缓冲外界压力和保护行走机构、防止履 带脱出的作用。 涨紧装置在行走及转向时被外力积压、外力消失后不能立即恢 复原状，行走一段距离后突然弹出，造成了跳节现象的产生。 行走履带跳节会对行走个部件造成异常磨损。 处理：更换涨紧装置,挖掘机械研究所,f、履带板或链轨裂纹、断裂 原因：材料或设计制造缺陷、用户操作使用不当 处理：更换,挖掘机械研究所,g、涨紧装置打不进润滑脂 原因：单向阀不良、黄油枪不良、加注方法 单向阀不良更换 黄油枪不良更换 加注方法用铲斗顶起需加注侧-关闭先导开关-关闭发动机-加注 1.5t,挖掘机械研究所,5.2 平台系统 平台系统=平台焊接体+底封板+配重,动臂饺孔,驾驶室及主阀安装位,发动机减震器安装位,动臂缸饺孔,回转马达+减速器 安装位,中央回转接头过孔,散热器连接位,配重连接位,燃油及液压油箱连接位,挖掘机械研究所,挖掘机械研究所,5.3 动力系统 柴油发动机所使用的燃料为轻柴油，一般是通过喷油泵和喷油器将 柴油直接喷入发动机气缸，和在气缸内经压缩后的空气均匀混合， 使之在高温下自然下。自燃这种发动机又称为压燃式发动机。 动力系统=进气系+排气系+冷却系+燃油系+动力安装+动力输出 发动机-整机机动力源泉 散热器-油散带走液压系统发热 ，水散带走发动机发出热量。 主泵-液压系统动力源泉,挖掘机械研究所,主泵,油散+水散,发动机,吸风式,挖掘机械研究所,1.8t、6.5t-日本洋马 9t-美国康明斯 15t、22t-日本五十铃、菲亚特 33t-日本五十铃 45t-美国康明斯 27283.1供应商专门讲解,挖掘机械研究所,5.4、覆盖件系统 覆盖件=盖板+隔板+海绵+骨架+锁具等 钣金件受损：调整、校形、更换 海绵脱落或损坏：更换、为保证整机的热平衡，需粘贴完整 锁具：更换,挖掘机械研究所,5.5、液压系统 功能: 是把发动机的机械能以油液作为介质利用主泵转化成液压能，进行传送，然后通过油缸和马达转化为机械能,实现各种动作.是挖掘机的重要组成部分. 构成:主泵,多路阀阀,回转马达+减速器,行走马达+减速器,以及先导控制回路的先导阀,脚踏阀和管路,附件等.,挖掘机械研究所,5.5.1、负流量控制的定义 泵输出油液通过操纵阀（换向阀）阀杆的控制将油分成两部分： 一部分去液压缸或液压马达，是有效流量，另一部分通过阀中位回 油道回油箱，为浪费流量。为控制这部分浪费流量，让其控制在尽 可能小的范围内，在操纵阀中位回油道上增加一节流孔，通过节流 孔产生压差，将节流口前压力引到泵排量调节机构来控制泵的排量。 通过节流孔的流量越大，则节流孔前的压力便越大，泵排量越小。 泵变量机构的控制压力（先导压力）与泵排量呈反比关系，故称为 负流量控制。,挖掘机械研究所,挖掘机械研究所,5.5.2、挖掘机的控制方式 1、流量控制； 2、总功率控制； 3、功率转换控制； 4、最大流量切断控制。,挖掘机械研究所,5.5.2.1、小流量控制 当整机处于不工作状态时，负流量控制阀的压力作用在活塞a，迫使 活塞b移动右端，泵的压力右作用在活塞c的大腔，从而使泵的排量 变小。,挖掘机械研究所,5.5.2.2、大流量控制 当整机工作时，负流量控制阀的压力减小，没有压力油作用在活塞a 上，活塞b在弹簧力的作用下回到中位，活塞c在泵的压力油作用下 向右移动，从而使泵的排量变大。,挖掘机械研究所,5.5.2.3、总功率控制 为了防止发动机过载，当主压力过高时，泵将自动地降低排量。 整机在工作过程中，当负载压力过大，超过弹簧d和b的作用力 时，活塞b向左移动，使泵口压力与活塞c的大腔相通，从而迫使泵 的排量变小。反之亦然。,挖掘机械研究所,5.5.3、阀,挖掘机械研究所,p1,p2,右行走,可选,铲斗,动臂1,斗杆2,直线行走,左行走,回转,动臂2,斗杆1,挖掘机械研究所,挖掘机械研究所,控制阀的分类功能,泵的流量控制,负流量控制阀,压力控制,主溢流阀油口溢流阀,先导控制,双泵合流，流量再生功能， 负载保持功能,双泵分流,复合动作,挖掘机械研究所,控制阀的具体功能 a. 开中位负流量控制系统； b. 动臂和斗杆都采用双阀芯控制，阀内合流； c. 直线行走功能； d. 斗杆阀内流量再生，实现斗杆在轻载荷时快速回收； e. 在动臂大腔和斗杆小腔设置保持阀，确保整机的安全； f. 可实现复合动作；,挖掘机械研究所,挖掘机械研究所,中立位：负控作用,- 主油路,pn1,pn2 : n.p ,p1, p2 : q,挖掘机械研究所,回油通道,dr 5,py信号,px信号,- 先导油路,px, py : 无压力，自动怠速,挖掘机械研究所,提升动臂：动臂合流 - 先导回路,- 主油路,双阀芯动作(动臂提升) 阀内合流，提高动臂速度,px 压力 ,boom up,挖掘机械研究所,p1,p2,右行走,可选,铲斗,动臂1,斗杆 2,直线行走,左行走,回转,动臂2,斗杆 1,挖掘机械研究所,动臂下降,- 先导油路,- 主油路,打开可控单向阀 无合流,px 压力 ,boom down,挖掘机械研究所,斗杆张开,p1,p2,右行走,可选,铲斗,动臂1,斗杆2,直线行走,左行走,回转,动臂2,斗杆1,挖掘机械研究所,arm dump,- 先导油路,- 主油路,- 斗杆合流，流量增大，速度加快,px 压力 ,挖掘机械研究所,流量再生,斗杆回收,- 先导压力,- 主油路,- 斗杆合流,px 压力 , 保持阀打开 流量再生,- 斗杆再生 (轻载荷),斗杆油缸压力 斗杆流量再生 ,挖掘机械研究所,再生回路,挖掘机械研究所,铲斗挖掘过程,outside housing,- 先导压力,- 主油路,铲斗合流，半合流 负反馈，其他动作决定阀芯开口,px 压力 , 旁通信号切断 (可选),挖掘机械研究所,p1,p2,右行走,可选,铲斗,动臂1,斗杆2,直线行走,左行走,回转,动臂2,斗杆1,挖掘机械研究所,铲斗卸料,- 先导油路,- 主油路,- 铲斗卸料,px 压力 ,挖掘机械研究所,行走工况（只有行走）,- 先导压力,- 主油路,py 压力上升,p1 pump 左行走,p2 pump 右行走,挖掘机械研究所,p1,p2,右行走,可选,铲斗,动臂1,斗杆2,直线行走,左行走,回转,动臂2,斗杆1,挖掘机械研究所,行走其它动作（即直线行走）,- 先导回路,- 主油路,px 压力 ,p1 pump 除行走外的其它执行机构,p2 pump 行走马达,py 压力 ,挖掘机械研究所,p1,p2,右行走,可选,铲斗,动臂1,斗杆 2,直线行走,左行走,回转,动臂 2,斗杆1,挖掘机械研究所,主溢流阀,回油,正常工作状态,溢流阀的开启状态,回油,挖掘机械研究所,压力增加,回油,推动,自动增力功能,挖掘机械研究所,压力油通过活塞38上的节流孔b近入a， 活塞38作用在阀体40上;,当p口的压力与弹簧39设定的压力时 ，压力油通过节流孔b推开提升阀24， 由d腔近入r腔;,当提升阀24打开后，导致a腔压力降低 ，迫使活塞38向右移动，p口压力油与 回油口r相通；,当功率增加按钮打开后，先导压力油 从pz腔近入到活塞41，作用在弹簧39 上，使溢流压力升高.此时如要打开溢 流阀，p口必须提供更高的压力油.,主溢流阀的结构及原理,挖掘机械研究所,油口溢流阀,正常状态,drain,开启状态,压力过载阀的作用,挖掘机械研究所,油箱,补油功能,防气穴阀,补油功能的作用,挖掘机械研究所,保持阀关闭状态,保持阀打开状态,保持阀（用于动臂斗杆）,活塞,油缸,弹簧,提升阀,顶杆,pi,挖掘机械研究所,1.当pi无压力油时，保持阀处于关闭状态;,2.当pi提供压力油时，顶杆在压力油的作用下，向左移动 推动提升阀，将提升阀打开，在活塞腔内的压力油经通 道流回油箱；此时，活塞在油缸腔压力油的作用下，向 右移动，打开油缸与回油的主通道；,挖掘机械研究所,主阀元件对照表,a. 左阀块,主溢流阀,挖掘机械研究所,直线行走转换阀,铲斗合流阀,直线行走阀芯,主阀元件对照表,a. 左阀块,挖掘机械研究所,主阀元件对照表,b. 右阀块,挖掘机械研究所,回转装置,挖掘机械研究所,行走装置,挖掘机械研究所,1所有动作不能动 可能原因： （1）柴油机与液压泵之间的联轴器坏。 （2）严重缺液压油。 （3）吸油滤网堵塞。 （4）泵有故障。 （5）主溢流阀始终处于开启状态。 （6）先导油路没有打开。,挖掘机械研究所,2工作装置动作慢、无力 可能原因： （1）液压油不足。 （2）吸油滤网堵塞。 （3）先导压力低。 （4）液压泵坏。 （6）主安全阀故障。 （7）回油背压大。,挖掘机械研究所,3.液压管路产生异常噪音 可能原因： （1）液压油不佳、液压油不足。 （2）吸油管路或吸油滤油器堵塞。 （3）液压泵内部坏。 （4）液压泵吸入空气。,挖掘机械研究所,4动臂缸不能动作，其他正常 （1）主阀动臂联阀芯被卡。 （2）动臂先导阀故障。 （3）动臂保持阀卡死。 （4）动臂油缸弯曲或动臂油缸活塞脱落。 （5）管路堵塞。,挖掘机械研究所,5动臂动作慢、无力，其他正常 可能原因： （1）动臂缸活塞密封失效。 （2）动臂过载阀故障。 （3）动臂阀芯动作异常（卡滞、弹簧断）。 （4）动臂先导阀故障。 （5）动臂保持阀阀芯磨损严重。,挖掘机械研究所,6斗杆缸不能动作，其他正常 可能原因： （1）斗杆阀芯被卡。 （2）斗杆先导阀故障。 （3）斗杆缸坏。 （4）斗杆过载阀故障。,挖掘机械研究所,7斗杆动作慢、无力，其他正常 可能原因： （1）斗杆缸活塞密封失效。 （2）斗杆过载阀故障。 （3）斗杆阀芯异常（卡滞、弹簧断）。 （4）斗杆先导阀故障。 （5）斗杆保持阀阀芯磨损严重。,挖掘机械研究所,8铲斗缸不能动作 ，其他正常 可能原因： （1）铲斗阀芯被卡。 （2）铲斗先导阀故障。 （3）铲斗缸坏。 （4）铲斗过载阀故障。,挖掘机械研究所,9铲斗动作慢、无力 ，其他正常 可能原因： （1）铲斗缸活塞密封失效。 （2）铲斗过载阀故障。 （3）铲斗阀芯动作异常（卡滞、弹簧断）。 （4）铲斗臂先导阀故障。,挖掘机械研究所,10动臂自然下降过大，其他正常 可能原因： （1）动臂缸活塞密封失效。 （2）动臂过载阀故障。 （3）动臂阀芯泄露。 （4）动臂保持阀阀芯磨损严重。,挖掘机械研究所,11斗杆或铲斗自然下降过大，其他正常 可能原因： （1）油缸活塞密封失效。 （2）过载阀故障。 （3）斗杆或铲斗阀芯泄露。,挖掘机械研究所,12两方向不能回转，其他正常 可能原因： （1）回转支承崩齿或卡死导致回转阻力过大。 （2）回转马达减速机崩齿或断轴。 （3）回转阀芯被卡。 （4）回转马达回转停车机械制动没打开。 a. 回转松懈阀有故障。 b.回转松懈缸密封圈坏。 c.接错管。,挖掘机械研究所,13仅单侧不能回转或慢，其他正常 可能原因： （1）回转马达缓冲阀卡死在常开位置。 （2）回转马达补油阀卡死在常开位置。 （3）回转先导阀故障。 （4）回转阀芯异常（卡滞、弹簧断）。 （5）故障侧回转溢流阀故障。,挖掘机械研究所,14回转速度慢，其他正常 可能原因： （1）回转马达缓冲阀卡死在常开位置。 （2）回转马达补油阀卡死在常开位置。 （3）回转先导阀故障。 （4）回转阀芯动作不良。 （5）回转马达马达部分坏（配流盘或柱塞磨损、阀盖轴承坏）。 （6）回转溢流阀故障（两个同时）。,挖掘机械研究所,15回转制动角超大，其他正常 可能原因： （1）回转马达缓冲阀卡死在常开位置。 （2）回转马达补油阀关闭不严。 （3）回转先导阀故障。 （4）回转阀芯动作不良。 （5）回转马达马达部分坏。 （6）回转溢流阀故障。,挖掘机械研究所,16回转制动时异常噪音大 可能原因： （1）回油背压过小 （正常值0.2-0.45mpa）。 （2）回转马达补油阀打不开。,挖掘机械研究所,17行走跑偏 可能原因： （1）两个行走马达有差异。 （2）两个行走阀有差异。 （3）行走主阀芯动作不良。 （4）行走先导阀故障。 （5）行走马达平衡阀故障。 （6）行走马达马达部分坏（配流盘或柱塞磨损）。 （7）两侧履带张紧度不同等。 （8）主泵异常。 （9）中回泄漏。,挖掘机械研究所,18某个行走马达不能转（空转） 可能原因： （1）行走主阀芯被卡。 （2）行走先导阀故障。 （3）行走马达制动阀故障。 （4）行走马达缓冲阀故障。 （5）行走马达马达部分坏（配流盘或柱塞磨损）。 （6）行走马达减速机坏。,挖掘机械研究所,19单边行走无力（不能单边行走） 可能原因： （1）多路阀相应的安全阀压力不够。 （2）中央回转接头内漏。 （3）行走马达平衡阀故障。 （4）行走马达马达部分坏（配流盘或柱塞磨损）,挖掘机械研究所,20.液压油出现污浊 可能原因： （1）液压油更换时间超期-更换液压油 （2）回油过滤器更换时间超期-更换液 压油及回油过滤器,挖掘机械研究所,5.6、司控系统 司控系统=驾驶室+底板+扶手箱等 注意驾驶室下粘贴的一圈海绵驾驶室的密封空调效果,挖掘机械研究所,5.7、工作装置 工作装置=动臂总成+斗杆总成+铲斗总成破碎锤+销轴等 可换装置：标配斗、岩石斗、宽斗、破碎锤适应不同工况的需要 断裂或损坏一般更换，但是要检查整机使用工况 原因：板材材质、焊接质量、使用不当 斗齿是易损件不在三包范围内,挖掘机械研究所,5.8、电气系统 1、多种工作模式功能选择，实现高效率、精细平整作业等各种工况。 2、液压先导开关的控制。 3、整机有监控功能。当出现燃油油位过低、液压油温过高、机油压力 过低等故障时，能够自动进行文字提示和声光报警。 4、自动怠速功能 节能降耗。 5、主阀（系统）增压短时间获得较大的挖掘力 gps、发动机与主泵的控制等 3月2日专门讲解电气系统,挖掘机械研究所,5.9、空调系统 5.9.1、空调四大部件 蒸发器输出冷量的设备；其内部的低压制冷剂温度低，因 此能够从流经蒸发器的空气中吸收热量； 压缩机压缩输送制冷剂的设备；将低压制冷剂压缩使其压 力升高，并输送到冷凝器； 冷凝器排出热量的设备，其内的高压制冷剂温度高，因此 能够向流经冷凝器的相对较冷的空气中放出热量； 节流机构降压的设备；高压液态制冷剂经过节流机构后压力降 低，进入蒸发器；,挖掘机械研究所,蒸发器,液体,气体,低压,压缩机,高压,冷凝器,气体,液体,压缩机 ：来自蒸发器的低温低压的冷媒气体被压缩机压 缩成高温高压的气体进入冷凝器。,挖掘机械研究所,空气,放热,气体,液体,冷凝器：气态的冷媒向周围的空气散热，气态冷媒液化为液体。,挖掘机械研究所,冷凝器,蒸发器,45液体,吸热,减压阀,（膨胀阀）,压力变换器,5液体,放热,膨胀阀：节流降压低温高压的制冷剂液体。,挖掘机械研究所,热,液体,气体,蒸发器：把液态冷媒吸收周围空气的热量使空气的温度从而下降。,蒸发器,挖掘机械研究所,储液器 作用： 1、过滤和储存制冷剂，在工况变化时储存多余的制冷剂，并且能 够保证在微量制冷剂泄漏的情况下，制冷系统仍能够有效工作。 2、在储液罐中的分子筛能吸收少量的水蒸汽，以防止酸的形成。,挖掘机械研究所,功能： a.在任何气候条件下，用人为的办法在车厢中造成使人感到舒适的气候环境，即在夏天 能使车室降温（即制冷），冬天能使车室升温（即采暖），同时能够加湿或干燥空气； (普通人感到舒适的温度大约为2126，相对湿度为4550) b. 当车内空气混浊时要能够补充新鲜空气或净化空气； c. 车窗玻璃除霜除雾；,挖掘机械研究所,将压缩机、蒸发器、冷凝器及贮液器等按要求安装到设计位置。 连接配管。连接配管时，应在o型圈上涂抹相应系统专用的冷冻机油，并确认o型圈安装是否正确或有无破损。 配管连接作业时，因贮液器中干燥剂及冷冻机油极易吸水，请注意下列项目： 贮液器与压缩机的防尘盖，必须在配管连接时再行拆除。 贮液器与压缩机的