工程机械概论教案.doc

工 程 机 械 概 论 (教案)授课学时：32授课专业：机械工程1501-1502主讲教师：刘士明第1章 绪论教学目的：通过本章学习，熟悉建筑施工中常用的工程机械概况及发展趋势，了解工程机械的相关功能，并掌握工程机械主要类型，了解机械与机器的基础知识。教学重点：掌握工程机械的主要类型、特点和应用场合。教学难点：工程机械的应用。授课学时：2本章知识结构图：第1讲第1章授课学时2教学目的及要求目的：通过本章学习，熟悉工程机械产业概况及发展趋势，了解工程机械的相关功能，并掌握工程机械主要类型，了解机械和机器的基础知识。要求：掌握工程机械主要类型。教学难点及重点及措施重点：掌握工工程械主要类型、特点和应用场合。难点：工程机械的应用。措施：1、突出重点：结合国内典型工程机械装备进行讲解。2、解决难点：通过实例分析，讲述实际工程机械设备的功能。授课方法讲授（现代化）教学手段多媒体作业思考题无1.1工程机械与机械化施工1.工程机械的定义凡土石方工程，流动起重装卸工程，人货升降输送工程，市政、环卫及各种建设工程、综合机械化施工以及同上述工程相关的生产过程机械化所应用的机械设备，称为工程机械。2.各国对工程机械的称谓1)美国、英国建筑机械与设备；2)德国建筑机械与装置；3)俄罗斯建筑与筑路机械；4)日本建设机械；5)我国建设机械（部分产品）、工程机械（国务院行业批文）。3.工程机械的作用和使用范围1)大幅提高劳动生产率、节省大量人力、降低劳动强度、完成靠人力难以承担的高强度工程施工，加快工程建设速度，确保工程质量、降低工程造价、减轻繁重体力劳动、提高经济和社会效益。2)主要用于国防建设工程、交通运输建设、能源工业建设和生产、矿山等原材料建设和生产、农林水利建设、工业与民用建筑、城市建设、环境保护等领域。图1.1 大型典型工程机械4.工程施工对工程机械的基本要求1)适应性2)可靠性3)经济性4)安全性5.机械化施工水平的主要指标1)机械化程度；2)装备率；3)设备完好率；4)设备利用率。1.2工程机械的类型、技术参数与产品型号1.工程机械的类型工程机械涵盖的产品分以下二十大类：挖掘机械、铲土运输机械、起重机械、工业车辆、压实机械、路面施工及养护机械、混凝土机械、掘进机械、桩工机械、市政工程与环卫机械、钢筋混凝土制品机械、高空作业机械、装修机械、钢筋及预应力机械、凿岩机械、气动工具、军用工程机械、电梯与扶梯、工程机械配套件、其他专用工程机械。2.工程机械的技术参数尺寸参数；质量参数（习惯称重量参数）；功率参数；经济指标参数。1.3机械的组成与基本知识机械是机器和机构的总称。1.机器机器具有以下共同特征：(1)机器是由实物组合而成的若干机构组成；(2)用于传递运动和动力；(3)具有变换或传递物料、能量和信息的功能。2.机构机构是若干构件的组合，各构件间具有确定的相对运动，但是不具有变换或传递能量、物料、信息的功能。3.构件和零件构件是作相对运动的各个独立运动单元称为构件。机器中的最小制造单元称为零件。本章要点：1、工程机械主要类型2、工程机械种类和应用。第2章 挖掘机械教学目的：通过本章学习，熟悉挖掘机械的用途分类以及构造，了解液压挖掘机械制系统的前沿技术。教学重点：熟悉挖掘机械的构造及其应用。教学难点：挖掘机械液压控制系统。授课学时：4本章知识结构图：挖掘机械：第2讲第2章 2.1 2.2授课学时2教学目的及要求目的：了解挖掘机械的用途分类以及构造。要求：了解挖掘机械电子控制系统的前沿技术。教学难点及重点及措施重点、难点：挖掘机械的构造。措施：突出重点、难点：引用实例分析，掌握单斗挖掘机的结构。授课方法通过实例分析，了解挖掘机械的相关概念，掌握单斗挖掘机的相关知识。（现代化）教学手段多媒体作业思考题参考教材P100思考题：1、32.1概述1.挖掘机械的用途用途：挖掘机械在建筑、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；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。图2.1 典型挖掘机械主要应用：1）在筑路工程中用来开挖堑壕和开挖基础 ；2）在水利工程中用来开挖沟渠、运河和疏浚河道；3）在釆石场、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、煤等松散物料进行装载作业；4）更换工作装置后还可进行起重、浇筑、安装、打桩、夯土和拔桩等工作。5）由于单斗挖掘机应用普遍，它可以挖掘级以下的土层和爆破后的岩石。2.单斗挖掘机的分类1)按动力装置分类(1)有电驱动式(2)内燃机驱动式2)按传动装置分类(1)机械传动式(2)液压传动式3)按行走装置分类(1)履带式(2)轮胎式4）按工作装置在水平面可回转的范围分类(1)全回转式(360) (2)非全回转式(270)5)按工作装置的操纵方式分类(1)机械式：正铲、反铲、拉铲、抓斗、装有吊钩的挖掘机、装有其他工作装置的挖掘机。(2)液压式：反铲、正铲、抓斗、起重吊钩、其他工作装置。3.液压挖掘机的主要技术参数主要参数有：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量、机重和额定功率三个。标准斗容量：直接反映了挖掘机的挖掘能力。机重：反映了机械本身的级别和实际工作能力。额定功率：反映了挖掘机的动力性能。4.液压挖掘机的发展概况1)我国的三个发展阶段(1)自主开发阶段(19671979年)；(2)技术的引进、消化、吸收与提高阶段(19801994年)；(3)国外液压挖掘机生产企业全面进入我国市场，独资与合资企业迅速发展的阶段(1994年至今)。2)两个发展方向：(1)采用机电液一体化技术；(2)向大型化和超大型化发展。2.2 机械式单斗挖掘机构造1.组成部分工作装置：包括铲斗、动臂及提升用的主铰车和变幅铰车；转台：包括动力装置、传动装置和操纵装置；行走装置：包括车座、行走履带及其传动装置。2.单斗挖掘机的机械传动图单斗挖掘机的机械传动图如图2.2所示。动力由发动机1主离合器2与链式减速器3换向机构水平轴48。然后分成两条传动路线：第一条:由圆柱齿轮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；第二条:由换向机构经垂直轴41、一个两挡变速器43，通过圆柱齿轮28、26分别将动力传递给回转立轴29和行走立铀30。图2.2 单斗挖掘机的机械传动3.机械式单斗挖掘机的不足1)挖掘力不足2)动作不平稳3)机构不够紧凑4)操纵较沉重5)更换工作装置麻烦第3讲第2章 第2.3节 第2.4节授课学时2教学目的及要求目的：了解挖掘机械基本构造。要求：了解挖掘机械控制系统。教学难点及重点及措施重点、难点：掌握挖掘机械构造。措施：突出重点、难点：引用实例分析，掌握挖掘机械结构及控制原理。授课方法通过实例分析，了解挖掘机械构造及控制的相关知识。（现代化）教学手段多媒体作业思考题P52思考题：62.3单斗液压挖掘机构造1.工作装置总体组成：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、驾驶室。反铲工作装置组成：动臂、斗杆、铲斗、连杆、摇杆、动臂液压缸、斗杆液压缸、铲斗液压缸。主要用于停机面以下作业，也可以挖停机面以上的土方工程。正铲工作装置：正铲挖掘机主要用于挖掘停机面以上的工作面，也可以挖掘停机面以下工作面的土壤。正铲的卸土方式有两种：前卸式和底卸式。用反铲改成的正铲斗只能用前卸式卸土。底卸式铲斗靠液压缸打开斗底卸土，以增加卸土高度，减少土对运输车辆的冲击。抓斗工作装置:主要结构形式：梅花式抓斗；双颚式抓斗。液压锤:主要功能：进行打桩；开挖冻土和岩层；破坏路面表层；捣实土壤。2.回转装置1)组成回转支承装置(起支承作用),工作装置铰接在平台的前瑞、回转平台通过回转支承与行走装置相连。回转驱动装置(驱动转台回转),回转驱动装置使平台相对于行走装置作回转运动，并带动工作装置绕其回转中心转动。2)回转支承装置的主要结构形式滚动轴承式回转支承转柱式回转支承3.行走装置作用:承载整机重量和工作载荷并完成行走任务。一般有履带式和轮胎式两种，常用的是履带式行走底盘。1)履带行走装置的构造行走架：x形底架、履带架、回转支承底座。中心回转接头行走驱动装置：由双向液压马达经一级齿轮减速，带动驱动链轮。驱动轮引导轮履带张紧装置2)轮胎式行走装置的构造轮胎式液压行走装置的动力通过变速箱由传动轴输出给前、后驱动桥，或经轮边减速器驱动车轮。图2.3摆动前桥机构示意图挖掘机工作时，换向阀1把两个液压缸的工作腔与油箱的通路切断，此时液压缸将前桥的平衡悬架锁住，减少了摆动，提高了作业稳定性。行走时，换向阀1左移，使两个悬架液压缸的工作腔相通，并与油箱接通，前桥便能适应路面的高低坡度，上下摆动使轮胎与地面保持足够的附着力。4.液压控制系统WY100型全液压挖掘机采用双泵双回路定量液压系统，从系统原理图可以看出，径向柱塞泵18出来的高压油分成两个回路，分别进入两组四路集装阀I、，形成两个独立的回路。进入第一组四路集装阀的高压油，可以分别驱动回转液压马达16、铲斗液压缸3、辅助液压缸及右行走液压马达26。由执行元件返回到四路集装阀的油进入合流阀13。进入第二组四路组合阀的高压油，可以分别控制动臂液压缸4、斗杆液压缸2、左行走液压马达10及推土液压缸7。油液由执行元件返回到回路集装阀，并进入限速阀5中。2.4挖掘机电子控制系统简介1)目前挖掘机电子（微机)控制系统的主要功能电子监控，故障自动报警及故障自动排除；节能降耗，提高了生产效率；简化了操作，降低了劳动强度；实现了对柴油机的自动控制；提高了作业的自动化或半自动化程度。2)电子控制系统的特点能在-4080的环境温度下可靠、稳定地工作；抗老化，具有较长的使用寿命；密封性能好，能防止水分和污物的侵入，有较好的耐冲击和抗振动性能；有较强的抗干扰能力，系统能在各种干扰下可靠地工作。3)液压挖掘机的特点优点：挖掘力及牵引力大，传动平稳，传动比大，作业效率高。各元件可以相对独立布置，合理布局，易于改进变型。液压传动有防止过载的能力，使用安全可行，操纵简便灵活。缺点：液压元件加工精度要求高，装配要求严格，制造较为困难。使用中维修保养要求技术较高，难度较大。液压油受温度影响较大，总效率较低，有时有噪音和振动。本章要点：1、挖掘机械的总体构造。2、挖掘机械的电子控制系统。第3章 推土机教学目的：通过本章学习，掌握推土机的分类方式和作业过程，总体结构及其新结构新技术。教学重点：掌握推土机分类方式总体结构。教学难点：对推土机的新结构新技术的掌握。授课学时：4本章知识结构图：第4讲第3章 第3.1节 第3.2节授课学时2教学目的及要求目的：了解推土机分类方式，掌握推土机的工作过程及构造。要求：能够对推土机的构造进行说明。教学难点及重点及措施重点：推土机分类方式及构造难点：推土机的工作过程。措施：1、突出重点：引述国内推土机的分类方式。 2、解决难点：通过实例分析，讲述推土机的工作过程及主要特点。授课方法通过系统实例分析，介绍相关的概念及原理。（现代化）教学手段多媒体作业思考题无3.1推土机的分类推土机可按功率等级、行走装置、推土铲安装形式、传动方式、用途等进行分类。按发动机功率等级：按推土机装备的发动机功率等级不同，可分为五类。按行走装置：按推土机的行走装置不同，可分为履带式推土机和轮胎式推土机两种。图3.1履带式和轮胎式推土机按推土铲安装形式：1)固定式，2)回转式按传动方式：l)机械式传动，2)液力机械传动，3)液压传动，4)电传动。按用途：1)标准型推土机；2)专用型推土机:有湿地型推土机，高原型推土机,环卫型推土机，森林伐木型推土机，电厂型推土机，军用高速推土机，推耙机，吊管机等。3.2推土机作业过程铲土作业，运土作业，卸土作业卸土作业完成后，推土机倒退或掉头快速行驶至铲土地点重新开始铲土作业,推土机经过铲土、运土和卸土作业及空驶回程四个过程完成一个工作循环，故推土机属于循环作业式的土方工程机械。第5讲第3章 第3.3节、第3.4节授课学时2教学目的及要求目的：通过本次课学习，使学生了解推土机的总体构造，掌握推土机的新结构及其智能化相关知识。要求：能够对推土机的构造进行说明。教学难点及重点及措施重点、难点：对推土机的总体构造、新结构及其智能化相关知识的掌握。措施：1、突出重点：以国产典型推土机为例，了解总体构造。2、解决难点：以国外典型推土机为例，掌握新结构及其智能化相关知识。授课方法通过实例分析，阐述推土机的总体构造、新结构及其智能化相关知识。（现代化）教学手段多媒体作业思考题P22思考题：43.3推土机的总体构造不论是履带式推土机还是轮胎式推土机，都由发动机、传动系统、行走系统、工作装置和操纵控制系统等几部分组成。1.传动系统传动系统的作用是将发动机的动力减速增矩后传给行走装置，使推土机具有足够的牵引力和合适的工作速度，常用的传动方式有机械传动、液力机械传动和静液压传动三种。1）机械式传动系统机械传动系由主离合器、联轴器、变速器、中央传动装置、转向离合器和制动器、终传动机构组成。图3.2 机械传动系统传动路线2）液力机械式传动系统液力机械传动系由液力变矩器、动力换挡变速器、中央传动装置、转向离合器和制动器、终传动机构组成。图3.3 液力机械传动系统传动路线3)液压式传动系统推土机液压传动系统由双向变量液压泵变量液压马达、终传动机构组成，通常采用双泵双回路闭式液压系统。图3.4 静液压传动系统传动路线4)转向和制动系采用机械传动和液力机械传动的推土机，通常采用转向离合器加转向制动器来实现转向与制动。采用液压传动方式的推土机，无需转向器和行车制动器，只要控制每一侧液压马达的输出转速或旋转方向，就可实现转向和原地转向。2.行走系统行走系统是直接实现机械行驶和将发动机动力转化成机械牵引力的系统，包括机架(车架)、悬架和行走装置三部分。图3.5 推土机机架是整车的骨架，用来安装所有总成和部件；行走装置用来支承机体，把发动机传到驱动轮上的转矩和旋转运动转变为推土机工作与行驶所需的驱动力和前后运动。机架与行走装置通过悬架连接起来。履带式推土机行走装置由驱动链轮、支重轮、托轮、引导轮(张紧轮)、履带(统称为“四轮一带”)、台车架(履带架或行走架)、张紧装置等组成。3.工作装置推土机工作装置包括推土装置和松土器。1)推土装置推土机的推土装置为推土铲，是推土机的主要工作装置，由推土板(铲刀)和推架两部分组成，安装在推土机的前端，有固定式和回转式两种安装形式。(1)固定式推土装置：其铲刀正对前进方向安装，称为直铲或正铲，多用于中，小型推土机。(2)回转式推土装置：可在水平面内回转一定的角度安装，以实现斜铲作业。(3)推土板的结构形式(4)气流润滑式铲刀推土装置：高压气流在铲刀表面与土壤之间从下向上形成“气垫”。2)松土装置松土装置简称松土器或裂土器，悬挂在推土机后部的支撑架上，是推土机的主要附属工作装置。用途：用于硬土、粘土、页岩、粘结砾石的预松作业，也可替代传统的爆破施工方法，用以凿裂层理发达的岩石，开挖露天矿山，提高施工的安全性，降低生产成本。4.推土机操纵控制系统工作装置液压操纵系统：现代工程机械广泛采用液压系统来操纵工作装置。液压系统回路有开式和闭式之分。由动力元件、执行元件、控制元件和辅助装置及管道组成。推土板自动找平系统。3.4推土机的新结构新技术1.推土机的新结构1)行走机构推土机作业环境恶劣，且越来越向大型化发展，若继续采用原有结构，会使底盘零部件产生巨大应力。为尽量减少地面冲击振动载荷对履带行走机构的不良影响，卡特彼勒公司设计了与传统结构完全不同的高架驱动链轮的三角形履带行走系统。宣化工程机械集团有限公司引进生产的SD7、SD8属于此种结构。结构特点：(1)驱动链轮高置，脱离了行走架，避免了行走和作业时地面直接传到驱动链轮和通过驱动链轮传递到传动系统的冲击和振动载荷，减少了链轮和履带销的磨损，大大提高了传动系统的寿命，减少了传动系统的设计重量。(2)行走架与机架釆用枢轴式铰接形式，取代传统的八字梁结构，提高下行走架与机架的连接刚度，同时履带后部接地位置不受链轮位置影响，使得整机重心在履带接地长度上可调节，满足不同机具对整机重心的使用要求。(3)传动部件实现了模块化装配，特别是终传动、转向制动、变速器等均可在任何时候方便地拆装，维修时间短(为普通型推土机的13)。(4)大型推土机行走机构采用弹性悬架，适宜于崎岖路面的作业，卡特彼勒和小松都有自己独特的弹性悬架机构。2)主要部件模块化推土机经常在偏远地区进行施工，现场的维修设施比较差，修理困难。因此将机器主要部件采取模块化设计，使它们尽量成为一个整体(即模块)，拆装方便，可独立安装调试。3)主机架卡特彼勒DllRCD的主机架，其设计很好地吸收高强度冲击和扭转载荷，保证有足够的强度。机架纵梁采用全箱形断面没计，确保纵梁平行排列。4)新型驾驶室新型全密封六面体驾驶室2.推土机智能化具有自我感知、自主决策、自动控制的功能。GPS全球定位系统：确定和控制作业时机械的位置和移动路径，即导航；确定和控制作业装置的位置和姿态，即自动找平控制。动力传动系统控制：动力传动系统控制包括发动机控制、换挡操纵控制、转向控制，可根据推土机行驶速度与负载状态自动换挡，并使发动机转速与运行工况相匹配，达到节能目的，且操作方便，提高了生产率。推土作业自动找平：目前应用在推上机上的自动找平控制方式有两种：GPS找平控制和激光找平控制。计算机控制状态监测和故障诊断：卡特被勒推土机上的状态监测和故障诊断系统，也称为关键信息管理系统(Vital Information Management System，VIMS)。监控系统具有能同时监控发动机燃油液面高度、冷却液温度、变矩器油温和液压油温等，还具有故障诊断能力，并可向驾驶员提供三级报警。网络化与机群控制：通过GPS和无线通信技术CDMA、CPRS、GSM等使机载电子控制系统与地面基站实现网络化，并通过基站控制，统一管理工程机械机群作业。本章要点：1、推土机的总体构造；2、推土机的新结构和智能化。第4章 装载机教学目的：通过本章学习，熟悉装载机的相关概念，掌握装载机的结构，了解装载机液压系统。教学重点：掌握装载机的结构、传动系统。教学难点：掌握装载机的液压系统的相关知识。授课学时：2本章知识结构图：第6讲第4章授课学时2教学目的及要求目的：熟悉装载机的相关概念，掌握装载机的结构，了解装载机液压系统。要求：了解工件的定位原理及定位误差的分析。教学难点及重点及措施重点：掌握装载机的结构、传动系统。难点：掌握装载机的液压系统的相关知识。措施：1、突出重点：引用具体实例，对装载机的工作方式及其结构分析。 2、解决难点：通过典型液压系统的分析，会对装载机进行运动分析。授课方法通过实例分析，说明国产及国外生产的装载机的相关知识。（现代化）教学手段多媒体作业思考题P35思考题：2、34.1概述1.用途与分类1)用途装载机是一种广泛用于公路、铁路、矿山、建筑、水电、港口等工程的土石方工程施工机械，它的作业对象主要是各种土壤、砂石料、灰料及其他筑路用散状物料等，主要完成铲、装、卸、运等作业，也可对岩石、硬土进行轻度铲掘作业，如果换装不同工作装置，还可以扩大其使用范围，完成推土、起重、装卸其他物料的工作。2)分类按发动机功率划分：小型、中型、大型、特大型。按传动形式划分：机械传动、液力机械传动、液压传动、电传动。按行走系结构划分：轮式、履带式。按照装载方式划分：前卸式、回转式、后卸式。2.装载机的主要技术参数装载机的主要技术参数有：发动机额定功率、额定载重量、铲斗容量、机重、最大掘起力、卸载高度、卸载距离、铲斗的收斗角和卸载角等。3.装载机发展概况装载机自20世纪20年代问世以来，一直处于不断发展之中。传动系从机械式传动到液力机械传动、全液压传动和电传动。目前广泛采用液力机械传动。20世纪40年代开始出现全轮驱动的装载机，60年代中开始出现铰接式转向装载机，这些结构形式现已为大、中型装载机普遍采用。近年来，装载机的发展趋势： 1)产品形成系列，规格向两头延伸 2)技术不断创新，产品性能日趋完善 3)向机电液一体化、电子化方向发展 4)装载机的轮胎化。4.2装载机底盘构造1.装载机的总体构造装载机以柴油发动机或电动机为动力装置，行走装置为轮胎或履带，由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业。轮胎式装载机是由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。履带式装载机是以专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装适当的操纵系统而构成的。2.传动系统轮胎式装载机传动系统其动力传递路线（液力机械式）：发动机-液力变矩器-变速器-传动轴-前、后驱动桥-轮边减速器-车轮。履带式装载机传动系统与履带式推土机相同。3.转向系统转向系统能够使装载机根据作业要求改变行驶方向或保持直线方向行驶。轮胎式装载机常用的转向方式为全液压铰接车架转向，该系统主要由转向液压泵、过滤器、全液压转向器、分流阀、转向液压缸等组成。转向液压缸的活塞杆端与后车架相连，另一端与前车架相连接，两个转向液压缸进出油管路采用交叉连接，即一个转向液压缸的无杆腔与另一个转向液压缸的有杆腔相连，转向时使前后车架相对转动，实现铰接式装载机的左右转向。4.制动系统制动系统按功能分为行车制动和驻车制动两大系统。行车制动用于经常性的一般行驶中的车速控制，驻车制动仅供机械长时间制动使用。4.3装载机工作装置及液压系统1.工作装置装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。轮胎式装载机的工作装置广泛采用反转六连杆和正转八连杆机构(正转和反转取决于摇杆转向与铲斗转向是否一致)。图4.1装载机工作装置常用机构形式六连杆机构结构简单，但连杆传动比较小，常用在中小型装载机上；八连杆机构结构较复杂。但连杆传动比较大，较适用在大中型装载机上。正转机构在工作时杆件运动干涉小，动臂可做成直线形，加工简单。反转机构为了避免杆件的运动干涉，动臂常做成“Z”形并且，多采用转斗液压杆布置在框架中的结构形式。1）铲斗：装载机的铲斗主要由斗底、后斗墅、侧板、斗齿、上下支承板、主刀板和侧刀板等组成。2）动臂：动臂用来安装和支承铲斗，并通过举升液压缸实现铲斗升降。动臂的结构按其纵向中心形状可分为曲线形和直线形两种。曲线形动臂常用于反转式连杆机构，其形状容易布置，也容易实现机构优化。直线形动臂的结构和形状简单，容易制造，生产成本低，受力状况好，通常用于正转式连杆机构。动臂的断面有单板、双板和箱形三种结构形式。 3）限位机构：在铲装、卸料作业时，对铲斗的前后倾角度有一定要求，并对其位置进行限制。铲斗前、后倾限位常采用限位块限位方式。图3.2装载机的可换工作装置2.工作装置液压系统CAT966D型装载机工作装置为反转六连杆机构，其液压控制系统由工作液压泵、分配阀、安全阀、动臂液压缸、转斗液压缸和油箱、油管等组成。采用先导式液压控制，由工作装置主油路系统和先导油路系统组成，主油路多路换向阀由先导油路系统控制。3.工作装置的液压减振系统轮胎式装载机广泛采用刚性悬架，保证工作装置的作业稳定性。作业和运载过程中，垂直振动和纵向角振动，导致铲斗内物料散落，降低生产率。现代轮式装载机采用工作装置液压减振系统。本章要点：1、装载机的总体构造。2、装载机的传动系统及液压系统。第5章 铲运机教学目的：通过本章学习，熟悉自行式铲运机的构造，了解铲运机的分类和表示方法。教学重点：掌握自行式铲运机的构造。教学难点：掌握自行式铲运机工作装置。授课学时：2本章知识结构图：第7讲第5章授课学时2教学目的及要求目的：熟悉自行式铲运机的构造，了解铲运机的分类和表示方法。要求：能对铲运机进行工作原理阐述。教学难点及重点及措施重点：掌握自行式铲运机的构造。难点：掌握自行式铲运机工作装置。措施：1、突出重点：引用实例分析铲运机的结构及工作原理。 2、解决难点：通过实例分析，讲述铲运机的工作装置。授课方法通过系统实例分析，介绍铲运机的相关结构及原理。（现代化）教学手段多媒体作业思考题无5.1铲运机概述1.用途铲运机是以带铲刀的铲斗为工作部件的铲土运输机械，兼有铲装、运输、铺卸土方的功能，铺卸厚度能够控制，主要用于大规模的土方调配和平土作业。2.分类和表示方法1)按行走方式分a.拖式铲运机；b.自行式铲运机2)按装载方式分a.升运式；b.普通式。3)按卸土方式分a.自由式卸土；b.半强制式卸土；c.强制式卸土。4)按铲斗容量分小型：铲斗容量30m35)按工作机构的操纵方式分a.液压操纵式；b.电液操纵式。5.2自行式铲运机的构造1.传动方式自行式铲运机大多采用液力机械式传动或全液压传动。2.自行式铲运机的转向系统现代轮胎式自行式铲运机多采用铰接式双作用液压缸动力转向，有带换向阀非伺服式和四杆机构伺服式两类。伺服式又有机械发亏和液压反馈。3.自行式铲运机的悬挂系统1)油气弹性悬挂2)弹性转向枢架4.自行式铲运机工作装置1)开头铲装式工作装置2)其他形式铲运机工作装置3)工作装置的液压系统第6章 塔式起重机教学目的：通过本章学习，了解塔式起重机的基本类型和基本参数，掌握塔式起重机的稳定性计算；了解塔式起重机的金属结构，基本掌握塔身和吊臂金属结构的计算；重点掌握起重特性曲线和配重的计算。教学重点：掌握塔式起重机的起重特性曲线的确定和配重的计算。教学难点：塔式起重机的起重特性曲线的确定。教学学时：6第8讲第6章 第6.1节授课学时2教学目的及要求目的：通过本节的学习，了解塔式起重机的基本类型和基本参数，掌握塔式起重机的稳定性计算。要求：能进行塔式起重机的稳定性计算。教学难点及重点及措施重点：塔式起重机的稳定性计算。难点：塔式起重机的稳定性计算。措施：1、突出重点：通过结构简图，讲述塔式起重机的稳定性计算。 2、解决难点：通过结构简图，讲述塔式起重机的稳定性计算。授课方法结合图片介绍塔式起重机的相关基本知识。（现代化）教学手段多媒体与板书结合作业思考题无6.1塔式起重机的基本类型和稳定性计算1.塔式起重机的类型1)上回转塔式起重机按回转支承构造的型式可以分为塔帽式、转柱式和转盘式（介绍整机的组成） 塔冒式 转柱式 转盘式图6.1 按回转支撑的形式分类按上部结构形式可分为动臂式、平头式和有塔顶水平臂式。 动臂式 平头式图6.2 按上部结构形式分类有塔顶水平臂有两种形式，即撑架拉索式和固定踏顶拉索式。撑架拉索式 固定踏顶拉索式图6.3 按吊臂形式分类上回转塔机有以下优点：底部轮廓尺寸小，节省场地；塔身不回转，故转动惯量小；便于改装成附着式和内爬式起重机；能适应多种形式建筑物的施工需要。2）下回转塔式起重机下回转塔式起重机多属自行式，可以快速拆装。(1)动臂式变幅下回转塔式起重机按塔头结构型式可分为三种型式：杠杆式吊臂下回转塔式起重机，见图(a)；固定支撑的下回转塔式起重机，见图(b)；活动支撑的下回转塔式起重机。图6.4 下回转动臂式塔机(2)水平臂小车变幅式下回转塔式起重机水平臂下回转塔式起重机的塔身有桁架式和实腹式；顶部结构也不相同，有杠杆式吊臂结构和有拉索吊臂图6.5 下回转快装式塔机下回转塔式起重机按其行走方式的不同又可分为轨道式、轮胎式和履带式三种型式。最近也有不行走的。3)自升附着式塔式起重机图6.6 内爬式塔机(1)内爬式。优点：幅度可以设计的小些，爬升高度不受结构限制，塔身短，自重轻，造价低。缺点：建筑物结构需加强，增加了建筑物的造价，施工结束后向下卸塔机比较麻烦。(2)外部附着式塔机优点：1）建筑物仅承受由起重机传来的水平载荷；2）附着在建筑物外，附着和顶升可以在施工间隙进行对施工进度影响不大；3）可以在小幅度吊笨重的构件；4）司机大多可以看到起吊和卸料的全过程；5）拆装方便。缺点：吊臂要长一些，塔身高度大，重量和造价均比内爬式的高。图6.7 外部附着式塔机2.塔式起重机的基本参数基本参数直接影响着塔机的工作性能，结构设计、制造成本，这些参数是：起重力矩、起重量、基本臂最大工作幅度、起升高度、轨距和机构的工作速度。而起重力矩是塔机的主要参数，起重力矩的定义是基本臂最大幅度与相应的最大起重量的乘积。在JJ2985中规定了塔机的代号含义，型式和代号：上回转QT，上回转自升式QTZ，下回转QTX，下回转自升式QTS，爬升式QTP，轮胎式QTL，汽车式QTQ，履带式QTU。3.塔式起重机的稳定性计算塔式起重机的稳定性计算包括，工作状态稳定性、非工作状态稳定性和安装、拆卸稳定性。对于固定式基础的塔机还需验算固定基础稳定性。工作状态稳定性分为无风静载工况(工况1)和有风动载工况(工况2)，非工作状态稳定性分为突然卸载和吊具脱落时的自身稳定性(工况3)和暴风侵袭下的起重机稳定性(工况4)。考虑各种载荷对稳定性的实际影响，各载荷需要乘以一个载荷系数，如下表所示。表6-1载荷系数工况自重载荷起升载荷惯性载荷风载荷坡度载荷说明11.01.500021.31.01.01.0风压Pw23-0.201.00风压Pw24001.20风压Pw31）工作状态稳定性(1)无风静载工况(工况1)工况1的验算公式为：式中：最大幅度；起重机自重力(不含吊具重)；轨距一半；起升载荷；起重机自重的重心离回转重心距离。(2)有风动载工况(工况2) 无风静载工况(工况1) 有风动载工况(工况2)图6.8 无风静载工况图2)非工作状态稳定性(1)突然卸载或吊具脱落时的自身稳定性(工况3)，见下图(a)为保证起重机安全工作，必须按下列不等式进行验算：式中：起升载荷；最小工作幅度；风力平均作用高度；起重机自重；工作状态下风力；轨距一半；起重机自重至后倾翻边距离。(2)暴风侵袭下起重机稳定性(工况4)在非工作状态下不能自由回转的塔式起重机，见下图(b)在非工作状态下能随风自由转动的塔式起重机，见下图(c) (a) (b) (c)图6.9暴风侵袭下起重机稳定性受力图3)安装、拆卸稳定性(1)下回转塔式起重机下回转塔式起重机的整体安装、拆卸稳定性必须满足下列不等式：下回转塔式起重机在卸去平衡重后，还得满足下式：式中：除塔身、吊臂以外起重机自重力；被提升塔身、吊臂等部件自重力；,和相应的力臂；考虑动载等超载因素，。(2)上回转塔式起重机对塔身和平衡重(部分)先安装，吊臂后装的塔式起重机，必须验算起重机安装时(塔身立起后)的稳定性，其计算公式为：式中：安装状态最大风力；风力离地高度；起重机装配部分的重量；考虑到底座倾斜，起重机装配部分重量至倾覆边的水平距离。(4)塔式起重机固定基础稳定性计算固定式塔式起重机使用的混凝土基础设计应满足抗倾翻稳定性和强度条件。混凝土基础的抗倾翻稳定性按下式验算。地面压力按下式验算：式中：e偏心距，即地面反力的合力至基础中心的距离m；M作用在基础上的弯矩，Nm；FV作用在基础上的垂直载荷，N；Fn作用在基础上的水平荷载力，N；Fg混凝土基础的重力，N；PB地面计算压应力，Pa；PB地面计算许用压应力，一般情况取PB21053105Pa。图6.10 塔机固定基础稳定性计算简图第9讲第6章 第6.2节授课学时2教学目的及要求目的：通过本节的学习，掌握塔式起重机的起重特性，掌握塔式起重机的配重计算方法。要求：能设计塔式起重机的起重特性。教学难点及重点及措施重点：塔式起重机的起重特性和配重计算。难点：塔式起重机的起重特性曲线。措施：1、突出重点：板书与简图相结合，讲述起重特性和配重计算 2、解决难点：绘制草图，讲述塔式起重机的起重特性曲线。授课方法板书与简图相结合介绍塔机的起重特性和配重计算。（现代化）教学手段多媒体与板书结合作业思考题作业：计算塔式起重机的配重，其详细数据见教案P916.2塔式起重机的起重特性和配重的计算1.塔式起重机的起重特性起重特性是指起重机的最大起重量和不同幅度下的起重量。起重特性曲线是用来描述起重机在不同幅度下起重能力的曲线。在塔式起重机上，控制起重特性的是起重量限制器和起重力矩限制器。起重量限制器都是采集起升钢丝绳的拉力，用行程开关或传感器控制钢丝绳的最大拉力。起重力矩限制器多数是机械式力矩限制器，用弓板限制某一处结构的变形量，如下回转塔式起重机的千斤绳拉力、刚性平衡臂根的变形量、固定塔顶弦杆的变形量和刚性平衡臂后拉索的拉力等。根据塔式起重机起重力矩标定定义，基本臂最大幅度与相应额定起重量的乘积为塔式起重机的标定起重力矩。基本臂最大幅度的额定起重量为：考虑小车重量和吊具重量，这一幅度对较点的力矩为由于力矩限制器的限制，在其它幅度时移动载荷对上铰点的力矩也应为所以：由此得起重特性曲线为：式中：最大额定起载荷；起重机标定的起重力矩；起重小车的重量；吊具的重量；基本臂最大幅度；上铰点到回转中心的距离；所能到达的最大工作幅度。将代入公式得2.塔式起重机的配重的计算目的：减轻旋转部分的倾覆力矩。计算原则：最大幅度满载时的前倾力矩，等于最小幅度空载时后倾力矩。最大幅度时满载前倾弯矩：式中：额定起升载荷；载重小车自重；起重机旋转部分自重；配重重量；、分别为起重机旋转部分和对重重心到起重机旋转中心线的距离。图6.11 配重计算受力分析图最小幅度时的空载后倾弯矩：式中：起重机的最小幅度；另满载前倾弯矩等于空载时后倾弯矩，即，从而得配重重量为：第10讲第6章 第6.3节授课学时2教学目的及要求目的：通过本节的学习，了解塔式起重机金属结构的基本组成，重点掌握塔身、吊臂的结构型式和设计计算。要求：能掌握塔身和吊臂的结构形式。教学难点及重点及措施重点：塔式起重机的金属结构形式。难点：塔式起重机塔身和的设计计算。措施：1、突出重点：结合PPT，讲述塔式起重机的金属结构。 2、解决难点：结合起重机设计规范，阐述吊臂和塔身的设计计算。授课方法结合PPT讲述塔式起重机的金属结构。（现代化）教学手段多媒体与板书结合作业思考题无6.3塔式起重机的金属结1.金属结构的主要部件和设计基本要求塔式起重机金属结构主要有：塔身、吊臂、平衡臂、上下回转支撑，塔冒和底架等。塔式起重机设计时应考虑如下要求：满足总体设计要求；坚固耐用，性能良好；重量轻、材料省；构造合理，工艺性好；造型美观。图6.12 塔式起重机的金属结构2.塔式起重机的吊臂1)吊臂的结构塔式起重机吊臂的结构型式有桁架压杆式、桁架水平式和桁架混合式三种。图6.13 吊臂的结构形式吊臂的截面可以制成矩形或三角形，其弦杆和腹杆均有型钢制成，它们可以是无缝钢管、角钢、方钢、工字钢等。如下图所示。图6.14 型材截面形式吊臂的结构主要三角形吊臂结构和矩形吊臂结构。图6.15 三角形吊臂结构图6.16 四边形吊臂结构2)吊臂的计算在变幅平面内，吊臂下端用销轴与转台或塔身相连，相当于是吊臂的固定铰支撑。吊臂头部由变幅拉索拉住，相当于吊臂的可动铰支撑。其变幅平面内的计算简图如图(a)所示。在回转平面内，吊臂下端左右两侧的销轴连接可分别简化为吊臂的固定铰支撑和可动铰支撑，其计算简图如图(b)所示。 (a) 变幅平面内的计算简图 (b) 回转平面内的计算简图图6.17 吊臂的计算受力分析图3.塔式起重机塔身的计算塔式起重机的塔身从结构型式来看，分为空间桁架式和实腹式即桁架结构和薄臂圆筒结构。从受力来看，塔身是典型的双向压弯构件，同时还承受一定的扭矩。塔身在设计时，必须计算其强度、整体稳定性、单肢稳定性并考虑震动问题。1）桁架塔身的结构型式桁架塔身的截面都为矩形，通常都是正方形，其主弦和腹杆的布置型式主要有一下几种型式。图6.15 塔身结构展开图2）桁架塔身的内力分析及计算解决塔身结构的计算方法有两种：一是将空间桁架分解成平面桁架来计算，然后在将同一杆件的内力叠加；另一种方法是把空间桁架结构作为整体，用杆系有限单元法计算。3）塔身的整体稳定性(1)一端固定一端自由的承受轴向力及弯矩(且弯矩比较大)的塔身稳定性。式中：轴压稳定修正系数；结构的毛截面面积，桁架结构是为主肢之和；受弯结构侧向屈曲稳定系数。端部弯矩不等的折减系数；结构件的端部弯矩(N.mm)；横向载荷弯矩系数；横向载荷在结构中引起的最大弯矩(N.mm)；失稳欧拉临界载荷；结构件截面的抗弯模量。(2)有变幅牵绳的塔身稳定性根据平衡方程，其挠曲微分方程为：由于很小，故，。另，则，代入得：因为此时临界载荷，则此方程的解为：将位移边界条件代入，得失稳特征方程为：第7章 流动式式起重机教学目的：通过本章学习，了解流动式起重机的分类及应用，流动式起重机的主要参数和轮胎式起重机支腿型式，掌握流动式起重机的构造。教学重点：掌握流动式起重机的构造及应用。教学难点：支腿形式及支腿压力的计算方法。教学学时：2第11讲第7章授课学时2教学目的及要求目的：通过本节的学习，了解流动式起重机的分类和组成，掌握流动式起重机的主要性能参数，熟悉流动式起重机的构造。要求：能掌握流动式起重机的组成及应用场合。教学难点及重点及措施重点：掌握流动式起重机的构造及应用。难点：支腿形式及支腿压力的计算方法。措施：1、突出重点：结合起重机的图片进行讲解。 2、解决难点：对比起重机的主要支腿结构机构选择进行介绍。授课方法通过轮式起重机的简图及图片进行讲解。（现代化）教学手段多媒体与板书结合作业思考题无7.1流动式起重机分类及其参数确定1.流动式起重机的分类1)按底盘特点可分为汽车起重机和轮胎起重机和履带式起重机。起重汽车起重机和轮胎起重机的主要区别在于：a汽车起重机是用通用或专用汽车底盘，轮胎起重机使用特殊设计的轮胎底盘；b.汽车起重机可以和汽车编队行驶，而轮胎起重机行驶较慢，一般不能和汽车编队行驶；c.汽车起重机不能吊重行走，轮胎起重机可以吊重慢速行驶。d.汽车起重机只能在车身的侧向和后方吊重，轮胎起重机可以全回转作业。2)按起重量的大小可分为：小型（12吨或12吨以下）；中型（1640吨）；大型（40吨以上）；特大型（100吨以上者）。3)按起重臂形式可分为桁架臂和箱形臂式两种。4)传动方式可分为机械传动、电力-机械传动和液压-机械传动。2.流动式起重机的组成和名称轮胎式起重机由下列几部分组成：1)取物装置。轮胎式起重机的取物装置主要是吊钩(抓斗等作为附属装置)。2)吊臂。用来支撑起升钢丝绳、滑轮组的钢结构，它可以俯仰和伸缩以改变工作幅度，它直接装在上回转平台上。3)上车回转部分。它是在起重作业时可以回转的部分，它包括装在回转平台上，除吊臂、配重、吊钩等外的全部机构和装置。4)下车行走部分。它是起重机的地盘，是上车回转部分的基础。5)回转支撑部分。它是安装在下车地盘上用来支撑上车回转