单斗挖掘机的结构及液压操作系统ppt.ppt

1 4单斗挖掘机的构造 单斗挖掘机的总体结构包括动力装置 传动系统 工作装置 回转机构 行走机构 操纵机构和辅助设备等 如图所示 液压系统由液压泵 控制阀 液压缸 液压马达 管路 油箱等组成 电气控制系统包括监控盘 发动机控制系统 泵控制系统 各类传感器 电磁阀等 一构造概要 1 1底盘底盘即行走装置 包括履带架和行走机构 主要由履带架 行走马达 减速机及其管路 驱动轮 导向轮 托链轮 支重轮 履带 张紧缓冲装置组成 见下图 其功能为支承挖掘机的重量 并把驱动轮传递的动力转变为牵引力 实现整机的行走 行走马达 减速机 行走机构下车 底盘 回转支承 中央回转接头 底盘chassis 支重轮托链轮导向轮 行走马达驱动轮张紧缓冲装置 履带架履带架 即车架总成 为整体焊接件 采用X形结构 其主要优点是具有高的承载能力 车架总成由左纵梁 即左履带架 主车架 即中间架 右纵梁 即右履带架 三部分焊接而成 中央回转接头中央回转接头是联接回转平台与底盘油路的液压元件 它保证回转平台旋转任意角度后 还能正常给行走马达供油 1 2平台平台是上车部分主要承载结构件 分主平台和左右平台三部分 见图 1 3配重 1 4驾驶室与空调驾驶室为流线形钢结构 前窗挡风玻璃可滑动 天窗可开启 配置雨刮器 清洗器 收放机 空调 座椅及操纵件 先导开关4处出风口 除霜 吹脚 吹脸左 吹脸右 空调系统 空调系统的组成1压缩机总成2冷凝器总成3贮液干燥器总成4蒸发器总成5管路系统6电器系统 常用的全回转式液压挖掘机的动力装置 传动装置的主要部分 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 因此单斗液压挖掘机概括成由图示的上部回转体 行走机构 和工作装置3个部分组成 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 单斗液压挖掘机的动力装置 多采用直立多缸式 水冷 一小时功率标定的柴油机 二动力装置 动力系统的基本知识挖掘机动力系统的核心是柴油发动机 其功用是将供给的燃油燃烧并将热能转变为机械能 并通过液压传动系统使挖掘机行走和工作 柴油机的动力输出就是液压泵的动力输入 动力系统包括发动机及附件 燃油箱 水箱等 挖掘机动力装置由下列系统组成 冷却系统 进气系统 排气系统 燃油系统 润滑系统 电器系统 减震和传动系统 5 3SY310挖掘机用柴油机介绍采用康明斯QSB5 9 240型柴油机 其可靠性 动力性 燃油经济性和低排放性等指标在国际上都具有领先水平 柴油机主要技术参数 型式 六缸直列 水冷 直喷 涡轮增压 中冷 电控气缸直径 mm 活塞行程 mm 102 120额定功率 kW 转速 rpm 182 2000最大扭矩 Nm 转速 rpm 990 1500最低燃油消耗量 g kWh 210 5 4动力传输路线表行走动力传输路线 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 行走马达 铲斗油缸 动臂油缸 斗杆油缸 行走马达 液压泵 发动机 保持阀 中央回转接头 回转马达 多路阀 动力传输原理图 三传动系统 单斗液压挖掘机传动系统将柴油机的输出动力传递给工作装置 回转装置和行走机构等 单斗液压挖掘机用液压传动系统的类型很多 习惯上按主泵的数量 功率的调节方式和回路的数量来分类 有单泵或双泵单回路定量系统 双泵双回路定量系统 多泵多回路定量系统 双泵双回路分功率调节变量系统 双泵双回路全功率调节变量系统 多泵多回路定量或变量混合系统等六种 按油液循环方式分为开式系统和闭式系统 按供油方式分为串联系统和并联系统 1 驱动盘2 螺旋弹簧3 止动销4 摩擦片5 减震器总成6 消音器7 发动机后部安装座8 发动机前部安装座 单斗挖掘机以及其他工程机械 作业时要求其上部的转台可相对于其下部的底架作360 的回转 并要求回转时轻便灵活 因此采用了回转支承装置 回转机构使工作装置及上部转台向左或向右回转 以便进行挖掘和卸料 单斗液压挖掘机的回转装置必须能把转台支撑在机架上 不能倾斜并使回转轻便灵活 为此单斗液压挖掘机都设有回转支撑装置和回转传动装置 它们被称为回转装置 四回转支承装置 试机回转 回转支撑 1 转柱式回转支承摆动式液压马达驱动的转柱式支承如下图所示 它由固定在回转体1上的上 下支承轴4和6 上 下轴座3和7组成 轴承座用螺栓固定在机架5上 回转体与支承轴组成转柱 插入轴承座的轴承中 外壳固定在机架5上的摆动液压缸输出轴插入下支承轴6内 驱动回转体相对于机架转动 回转体常做成 匚 形 以避免与回转机构碰撞 工作装置铰接在回转体上 与回转体一起回转 转柱式回转支承1 回转体 2 摆动液压缸 3 上轴承座 4 上支承轴 5 机架 6 下支承轴 7 下轴承座 2 滚动轴承式回转支承滚动轴承式回转支承实际上就是一个大直径的滚动轴承 它与普通轴承的最大区别是它的转速很慢 挖掘机的回转速度在5 11r min之间 此外 一般轴承滚道中心直径和高度比为4 5 而回转支承则达10 15 所以 这种轴承的刚度较差 工作中要靠支承连接结构来保证 滚动轴承式回转支承的典型构造如图3 3所示 内座圈或外座圈可加工成内齿圈或外齿圈 带齿圈的座圈为固定圈 用沿圆周分布的螺栓4 5固定在底座上 不带齿的座圈为回转圈 用螺栓与挖掘机转台连接 装配时可先把座圈1 3和滚动体8装好 形成一个完整的部件 然后再与挖掘机组装 为保证转动灵活 防止受热膨胀后产生卡死现象 回转支承应留有一定的轴向间隙 此间隙因加工误差和滚道与滚动体的磨损而变化 所以在两座圈之间设有调整垫片2 装配和修理时可以调整间隙 隔离体7用来防止相邻滚动体8间的挤压 减少滚动体的磨损 并起导向作用 滚动体可以是滚珠或滚柱 滚动轴承式支承1 下座圈 2 调整垫片 3 上座圈 4 5 螺栓 6 内齿圈 7 隔离体 8 滚动体 9 油嘴 10 密封装置 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 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 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 五行走机构 行走机构支撑挖掘机的整机质量并完成行走任务 多采用履带式和轮胎式 因为行走装置兼有液压挖掘机支撑和运行两大功能 因此液压挖掘机行走装置应尽量满足以下要求 1 应有较大的驱动力 使挖掘机在软湿或高低不平等不良地面上行走时具有良好的通过性能 爬坡性能和转向性能 2 在不增大行走装置高度的前提下 式挖掘机具有较大的离地间隙 以提高其不平地面上的越野性能 3 行走装置具有较大的支撑面积或较小的接地比压 以提高挖掘机的稳定性 4 挖掘机在斜坡下行时不发生下滑和超速溜坡现象 以提高挖掘机的安全性 5 行走装置的外形尺寸应符合道路运行要求 履带行走机构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 1 引导轮2 履带架3 托链轮4 终传动5 支重轮6 履带板7 中心护板8 张紧弹簧9 前护板 轮胎式行走机构轮胎式挖掘机的行走机构由机械传动和液压传动两种 其中的液压传动的轮胎式挖掘机的行走机构主要由车架 前桥 后桥 传动轴和液压马达等组成 行走液压马达安装在固定与机架的变速箱上 动力经变速箱 传动轴传给前后驱动桥 有的挖掘机经轮边减速器驱动车轮 采用液压马达的高速传动方式使用可靠 省掉了机械传动中的上下传动箱垂直动轴 结构简单布置方便 2020 3 19 39 可编辑 1 车架2 回转支撑3 中央回转接头4 支腿5 后桥6 传动轴7 液压马达及变速箱8 前桥 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和破碎器 六工作装置 工作装置的结构形式标准式和伸缩臂式 标准式工作装置为常规的结构 即由动臂 斗柄 挖斗 或其他作业装置 油缸和其他杆件组成 如下图所示 1 反铲结构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 完成挖掘提升和卸土等动作 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 1 1动臂动臂是反铲的主要部件 可分为整体式和组合式两种 1 整体式动臂结构简单 质量轻而刚度大 但更换的工作装置少 通用性教差 多用于作业条件相似的挖掘机上 可分为直动臂和弯动臂两种 1 直动臂 结构简单质量轻制造方便 主要用于悬挂式挖掘机 但不能获得较大的挖掘深度 2 弯动臂 目前应用最广泛的结构形式 可获得较大的挖掘深度 但降低了卸土高度 这个正符合挖掘机反铲作业的也要 组合式动臂组合式动臂有辅助连杆 或液压缸 或螺栓连接而成 上下动臂之间的夹角可用辅助连杆或液压缸来调节 虽然结构操作复杂化但在挖掘机作业中可随时大幅度调整上下动臂者间的夹角 从而提高挖掘机的作业性能 尤其是用反铲或抓斗挖掘窄而深得基坑时 容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹 提高挖掘质量和生产率 优点是可以根据作业条件随意调整挖掘机的作业尺寸和挖掘能力 且调整时间短 此外他的互换工作装置多 可以满足各种作业的需要 装车运输方便 其缺点是质量大 制造成本高 用于中小型挖掘机上 组合式动臂 a 连杆下置 b 连杆上置1 下动臂2 上动臂3 连杆或液压缸 动臂的两种结构形式 单节整体式动臂 双节可调式动臂 单节整体式 弯曲外形 箱形断面 制造简单 重量轻 成本低 双节可调式 上动臂 下动臂 可得到不同的工作参数 2 铲斗1 2 1基本要求1 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 2 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 3 为式装载铲斗的物料不易掉出 斗款与直径之比应大于4 1 4 物料易于卸净 缩短卸载时间 并提高铲斗的容积效率 1 2 2结构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 3 图2 4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 单斗液压挖掘机斗齿作用力的大小和方向在挖掘过程中 随传力构件位置而变 最大挖掘力是指额定油压时能发挥的最大斗齿作用力 图2 3 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 4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 3 液压破碎器3 1概述液压破碎器 锤 是利用液压能转化为机械能 对外做工的一种工作装置 它主要用于打桩 开挖冻土层和岩层 可更换的作业工具 凿子 扁铲 镐 等组成 锤的撞击部分再双作用液压缸作用下 在壳体内作往复直线运动 装机作业工具 完成破碎和开挖作业 液压破碎器通过附加的中间支撑与斗杆连接 为了减轻振动 在锤的壳体和支座的连接处常设有橡胶连接装置 液压破碎器外观如下图所示液压破碎器经过近40年的发展 其规格和功率都大量增加 可靠性和工作效率也明显提高 其中最大的技术进步是 智能型液压破碎器 的诞生 其特点是能根据岩石的阻力自动调节输出功率 当岩石被击穿是 自动切断功率输出 避免空打 损坏工具和固定销 挖掘机工作装置之 正铲 单斗液压挖掘机的正铲结构如图所示 主要由动臂2 动臂油缸1 铲斗5 斗底油缸4等组成 铲斗的斗底利用液压缸来开启 斗杆6是铰接在动臂的顶端 由双作用的斗杆油缸7使其转动 斗杆油缸的一端铰接在动臂上 另一端铰接在斗杆上 其铰接形式有两种 一种是铰接在斗杆的前端 另一种是铰接在斗杆的尾端 动臂均为单杆式 顶端呈叉形 以便与斗杆铰接 动臂有单节的和双节的两种 单节的动臂有长短两种备品 可根据需要更换 双节的动臂则由上 下两节拼装而成 根据拼装点的不同 动臂的工作长度也不同 1 动臂油缸 2 动臂 3 加长臂 4 斗底油缸 5 铲斗 6 斗杆 7 斗杆油缸 8 液压软管 挖掘机工作装置之 拉铲 拉铲挖土机的工作装置简单 可直接由起重机改装 其特点为铲斗悬挂在钢丝绳下而无刚性的斗柄上 由于拉铲支杆较长 铲斗在自重作用下落至地面时 借助于自身的机械能可使斗齿切入土中 故开挖的深度和宽度均较大 常用以开挖沟槽 基坑和地下室等 也可开挖水下和沼泽地带的土壤 拉铲挖掘机的铲斗呈畚箕形 斗底前缘装斗齿 工作时 将铲斗向外抛掷于挖掘面上 铲斗齿借斗重切入土中 然后由牵引索拉曳铲斗挖土 挖满后由提升索将斗提起 转台转向卸土点 铲斗翻转卸土 可挖停机面以下的土壤 还可进行水下挖掘 挖掘范围大 但挖掘精确度差 拉铲挖掘机 图4 适用于挖掘低于承机面的土壤 挖掘半径大 挖掘时放松提升绳 铲斗被抛到作业面 由位置 并靠自重使斗齿切入土壤 然后用牵引绳把铲斗拉向机体进行挖掘 由位置 用提升绳控制切削深度 满斗后收紧提升绳将铲斗吊离作业面 此时收紧卸料绳使铲斗不致倾翻 然后一边收提升绳 一边松牵引绳将铲斗带到所需要的卸载高度和卸载距离 同时转台转到卸料处 位置 再放松牵引绳使卸料绳松开 铲斗在自重作用下倾翻卸料 位置 卸料后 转台转回到挖掘位置 开始下一个作业循环 挖掘机工作装置之 抓铲 抓铲挖掘机的铲斗由两个或多个颚瓣铰接而成 颚瓣张开 掷于挖掘面时 瓣的刃口切入土中 利用钢索或液压缸收拢颚瓣 挖抓土壤 松开颚瓣即可卸土 用于基坑或水下挖掘 挖掘深度大 也可用于装载颗粒物料 抓铲挖土机一般由正 反铲液压挖土机更换工作装置 去掉铲斗换上抓斗 图1 47 而成 或由履带式起重机改装 可用以挖掘独立柱基的基坑和沉井 以及其他的挖方工程 最适宜于进行水中挖土 1 5单斗挖掘机的液压操作系统 将液压动力元件 液压执行元件 液压控制元件和其它辅件 管路按作业要求连接起来 称为液压系统 液压系统组成 液压泵 主控制阀 马达 油缸 先导控制阀 液压油箱 液压油散热器 管路等 作用 将发动机的机械能转换成液压油的压力能 驱动马达或油缸运动 完成能量传递 挖掘机的液压系统通常由一台发动机 两个液压主泵 一个先导泵 一个整体式控制阀组 四个液压油缸 一个回转马达和二个行走马达组成 液压挖掘机的特点 与机械式挖掘机相比 比之机械传动有许多优点 无级调速且调速范围大 最高与最低速度之比可达1000 1 能得到较低的稳定转速 采用柱塞式油马达 稳定转速可低到1r min 转动惯量较小 加减速过程较快 传动平稳 结构简单 吸收冲击和振动 操纵省力 易实现自动化控制 易实现标准化 通用化 系列化等 由于调速范围大 可增加挖掘力 约30 由于结构简单 使机重减小 约减少30 以上 由于各元件相互位置无严格要求 可使结构紧凑 外形美观 布置方便 因此 斗容量不大时 单斗液压挖掘机已大量取代了机械传动式单斗挖掘机 液压系统概述液压元件组成 动力元件 控制元件 执行元件 辅件动力元件 主泵控制元件 主控制阀组执行元件 回转马达 行走马达 动臂油缸 斗杆油缸 铲斗油缸 辅件 油箱 油冷却器 蓄能器 电磁阀 比例阀 先导滤清器 中央回转接头 液压管接件等 液压挖掘机的缺点 1 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 2 液压油受温度影响较大 总效率较低 有时有噪音和振动 随着科学技术的发展 会使液压挖掘机在结构和性能上不断提高和完善 更好地为国民经济各部门服务 2液压系统分类单斗液压挖掘机的液压系统各式各样 一般按主油泵的数量 功率调节方式和回路的数量来分类 六类基本形式 单泵或双泵单路定量系统 双泵双路定量系统 多泵多路定量系统 双泵双路分功率调节变量系统 双泵双路全功率调节变量系统和多泵多路定量 变量混合系统 另外 还有开式油路与闭式油路之分 液压系统是挖掘机的能源转换系统和各职能部件的控制系统 由主油路系统和先导操纵系统组成 主液压回路 用于主泵向各执行