挖掘机基础知识课件

主要内容,1概述2基本结构和特点3挖掘机的主要参数4工作装置5回转机构6行走装置7液压系统8整机平衡及稳定性,1概述,1-1挖掘机概述1-2挖掘机简史1-3挖掘机之最1-4挖掘机分类,一、挖掘机发展简史及国内现状,挖掘机从1837年的蒸汽机驱动的“动力铲”诞生至今，挖掘机问世至今已经有170多年的历史，其发展史大致可分为三个时期（俗称三代）：第一代：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。,机械动力驱动挖掘机。最初由美国人在1837年，利用蒸汽动力原理设计的。,全回转式机械动力挖掘机。1895年里查德德温开发。这种挖掘机的上部挖掘机构装有发动机，下部行走体能够全回转。这对于现在的挖掘机结构的发展具有重要意义。,挖掘机的问世已经有170年了,挖掘机历史,1924年，柴油发动机进入了挖掘机发动机领域，逐渐淘汰了汽油发动机，一直到现在。1948年以后，各制造厂家相继制造完成了现代的新型液压挖掘机，并且逐步改善达到今日的水平。,挖掘机历史,1-2挖掘机简史,从20世纪60年代中期起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量已达挖掘机总产量的80%以上。20世纪70年代起，液压挖掘机广泛采用高压变量系统，向高速、高压、大功率发展，产量占挖掘机总产量的90%以上。目前液压挖掘机产量已几乎占挖掘机总产量的100%。,1-3挖掘机之最,最大的挖掘机：美国马利昂公司生产的斗容量50-150m3剥离用挖掘机，B-E（布比赛路斯-伊利）公司生产的斗容量168.2m3的步行式拉铲挖掘机。最小的挖掘机：（研究阶段）日本正在研究进入人体血管的医用挖掘机。生产历史最悠久的国家：美国最早采用液压技术的国家：德国发展最快的国家：日本需求增长最快的国家：中国,一、挖掘机发展简史及国内现状,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。中国第一拖拉机工程机械公司于1993年初试制成东方红一WY32型履带式液压挖掘机该机整机质量为32t，标准铲斗容量为1.25m3，发动机标定功率为125kW(170马力)各项性能都达到了一定的水平。水陆两用挖掘机和挖掘装载机在我国正在加速发展中水陆两用挖掘机目前国内主要有贵阳矿山机器厂、抚顺挖掘机厂上海建筑机械厂，江苏水利机械厂、金湖水总船厂，西南车辆厂、江苏水建船厂等七家生产。,中国挖掘机现状,1、2009年中国挖掘机保有量超过63万台2、2010年新挖掘机销量超90000台3、每年以10%的速度在增加4、中国正在搞开发建设，一些大项目特别是西部大开发正在进行需要大量的挖掘机。5、现有的挖掘机的维修，将来二手机的修理，翻新都需要售后服务人员来完成。6、若干年后到后市场时代我们更有用武之地。,中国挖掘机现状,到20世纪80年代末，我国挖掘机生产厂已有30多家，生产机型达40余种。中、小型液压挖掘机已形成系列。改革开放以来，积极引进、消化、吸收国外先进技术，以促进我国挖掘机行业的发展。引进德国利勃海尔(Liebherr)公司、德国德玛克(Demag)公司、引进了日本小松制作所的PC100、PC120、PC200、PC220、PC300、PC400型液压挖掘机。这些企业经过几年的努力已达到一定的规模和水平。例如，玉柴机器股份有限公司在20世纪90年代初开发的小型液压挖掘机，连续多年批量出口欧、美等国家，成为我国挖掘机行业能批量出口的企业。,工程机械,工程机械,工程机械,工程机械,工程机械,工程机械,挖掘机之最,最小的挖掘机：（研究阶段）进入人体血管的医用挖掘机生产历史最悠久的国家：美国最早采用液压技术的国家：德国，1950年发展最快的国家：日本需求增长最快的国家：中国,挖掘机之最,最小的挖掘机：（研究阶段）进入人体血管的医用挖掘机生产历史最悠久的国家：美国最早采用液压技术的国家：德国，1950年发展最快的国家：日本需求增长最快的国家：中国,挖掘机械2单斗液压挖掘机概述4、生产制造情况美国特雷克斯-O&K公司：RH40-E：102106t，477KW，7.0m3；RH70：122t，522KW，7.2m3，反铲；RH90-C：170t，760KW，10.0m3；RH120-E：283t，1008KW，15.0m3；RH170：374t，1492KW，18.0m3；RH200：525t，1880KW，26.0m3；RH340：552t，1880/2240KW，34.0m3；RH400：1000t，3280KW，45.050.0m3；,挖掘机械2单斗液压挖掘机概述4、生产制造情况德国德马格公司：H255：13m3；H455：28m3；H685：38m3；H740：40m3；,挖掘机械2单斗液压挖掘机概述4、生产制造情况德国利勃海尔公司：R994：20m3；R995：26.5m3；R996：36m3；,挖掘机械2单斗液压挖掘机概述4、生产制造情况美国卡特彼勒公司：正铲：5130B：911m3；5230B：12.517m3；反铲：5130BME：8.518.3m3；5230BME：1327.5m3；,挖掘机械2单斗液压挖掘机概述4、生产制造情况日本日立公司：EX2500：16.5m3；EX3600：21m3；EX5500：29m3；EX8000：40m3；,挖掘机械2单斗液压挖掘机概述4、生产制造情况日本小松公司：PC3000：14.9m3；PC4000：21m3；PC5500：28m3；PC8000：38m3；,液压式挖掘机的分类,按功能用途分类按作用方式分类按铲斗容量分类按工作质量分类按行走形式分类按工作装置分类按传动方式分类,液压挖掘机的分类方法有多种，但主要有下列分类方法：,日立EX8000,液压式挖掘机的分类,1-4挖掘机分类,正铲,履带式,反铲,轮胎式,抓斗,起重,电铲,周期作业式（单斗）,液压式,机械式,连续作业式（多斗）,斗轮式,轮斗式,挖掘机,汽车式,步履式,1-4挖掘机分类,正铲,履带式,反铲,轮胎式,抓斗,起重,电铲,周期作业式（单斗）,液压式,机械式,连续作业式（多斗）,斗轮式,轮斗式,挖掘机,汽车式,步履式,1-4挖掘机分类,连续作业式挖掘机,工程机械（连续作业式）,1-4挖掘机分类,机械式单斗挖掘机,1-4：单斗液压挖掘机,单斗液压挖掘机,1-4挖掘机分类,按铲斗容量,按铲斗容积分：轻型：铲斗容量在0.31m3之间的单斗挖掘机。中型；铲斗容量在105m3之间的单斗挖掘机。重型：铲斗容量在515m3以上的单斗挖掘机。巨型：铲斗容量在15m3以上的单斗挖掘机。,液压式挖掘机的分类,1-4挖掘机按机重分类,微型挖掘机：整机重量6t小型挖掘机：6t整机重量13t中型挖掘机：13t整机重量40t大型挖掘机：40t整机重量100t特大型挖掘机：100t整机重量,国内外普遍使用原则是：6t以下的小（微）型机以履带（全部）反铲为主，多用途10t-22t之间的挖掘机轮式与履式混用，以履式占绝大多数，挖掘为主兼顾多用途.22t以上的挖掘机全部为履带式挖掘机40t以上的大型机以正铲为主，单用途：挖掘,大部分挖掘机是履带式。这有两个理由：（a）挖掘机一旦进入作业现场就不大移动，只行走较短的距离。（b）地面接触面积大，能够在较松软的地方作业。在凹凸不平的地面行驶时，能够承受猛烈的冲击。轮胎式挖掘机，因其具有橡胶轮胎，机动性好，适合于城市内的道路和下水道施工。但不适用于松软地基部位的作业。,按行走形式分类,履带式轮胎式汽车式,液压式挖掘机的分类,前端附件工作装置因作业内容而异。,按工作装置分类,反铲装置：主要适用于从地表面向下挖掘，更换铲斗可进行各种作业。正铲装置：主要是大型挖掘机的工作装置。主要用于地表上面的挖掘。,液压式挖掘机的分类,反铲装置,正铲装置,挖掘机按动力传动方式可分为：机械式挖掘机和液压式挖掘机。液压式挖掘机运行灵活，维修简便，可配备多种工作装置。近年来，成了挖掘机的主流机型。,挖掘机按动力传动方式分类,液压式挖掘机的分类,机械式挖掘机,液压式挖掘机。,2基本结构和特点,2-1履带式挖掘机基本结构2-2液压挖掘机工作原理2-3液压挖掘机工作特点2-4相关知识,1、挖掘机主要部件图1,水箱,发动机,液压泵,空滤,电池,小臂油缸,铲斗油缸,铲斗,大臂油缸,行走马达,引导轮,履带板,支重轮,小臂,大臂,托带轮,张紧装置,回转马达总成,回转接头,回油滤芯,吸油滤芯,回转支承总成,主控阀,1、挖掘机主要部件图2,配重,驾驶室,X车架,履带式挖掘机基本结构,挖掘机的结构,单斗液压挖掘机的构造,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。,2-1履带式挖掘机的基本结构,工作装置动臂、斗杆、铲斗、液压油缸、连杆、销轴、管路,上部转台发动机、驾驶室减震器主泵、主阀、回转机构回转支承、回转接头、转台、液压油箱、燃油箱、控制油路、电器部件、配重,行走机构履带架、履带、引导轮、支重轮、托轮、终传动、张紧装置,挖掘机的结构,挖掘机的结构,挖掘机的拟人化比喻,液压挖掘机既是工程中最常用的机械，又是最典型的仿生机器：大力士独臂机器人！,液压挖掘机的结构,人体上肢VS挖掘机工作装置,液压挖掘机的结构,2-1履带式挖掘机的基本结构,工作装置动臂、斗杆、铲斗、液压油缸、连杆、销轴、管路,上部转台发动机、驾驶室减震器主泵、主阀、回转机构回转支承、回转接头、转台、液压油箱、燃油箱、控制油路、电器部件、配重,行走机构履带架、履带、引导轮、支重轮、托轮、终传动、张紧装置,2-1履带式挖掘机的基本结构,回转平台,发动机系统,液压系统,驾驶室,电气系统,覆盖件,2-1履带式挖掘机的基本结构,回转支承,行走架,支重轮,拖链轮,引导轮,驱动轮,履带,张紧装置,2-1履带式挖掘机的基本结构,动臂,斗杆,摇杆,动臂油缸,斗杆油缸,铲斗油缸,铲斗,连杆,单斗液压挖掘机的结构,工作装置动臂、斗杆、铲斗、液压油缸、连杆、销轴、管路,上部转台发动机、驾驶室减震器主泵、主阀、回转机构回转支承、回转接头、转台、液压油箱、燃油箱、控制油路、电器部件、配重,行走机构履带架、履带、引导轮、支重轮、托轮、终传动、张紧装置,工作装置动臂、斗杆、铲斗、液压油缸、连杆、销轴、管路车体部分发动机、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、控制油路、电器部件、配重底盘部分履带架、履带、引导轮、支重轮、托轮、终传动、张紧装置,挖掘机基本结构分为：1、工作装置部分；2、车体部分；3、底盘部分。（见图）,发动机机器动力之源，把燃油燃烧产生的热能通过曲轴连杆机构转变成机械能主泵通过减振器与发动机飞轮相连接，将飞轮输出的机械能转变成高压油流即液压能,主阀把由主泵输出的高压油，按照工作装置的动作的需要进行分流，从而实现工作装置的不同作业回转机构由回转马达和回转减速机构构成，与回转支承相啮合来完成机器任意角度的回转动作,配重使机器的重心尽量靠近车体的回转中心，以保证车体的动态稳定性减小回转支承的转动阻力，并实现回转快速平稳,中心回转接头使机器在任意方位回转时，将上部车体的液压油流通过其内部的旋转油道持续不断地提供给车体下部的行走马达，回转接头内部的各油道用抗磨性能好和耐高压的密封件隔开驾驶室内部安装有操纵手柄、电器开关、监控面板、空调和收音机等，驾驶座椅可根据操作手的要求进行调整,对主泵和发动机复合控制，实现功率匹配和燃油节省触式功率增强功能四种作业模式选择附加装置流量选择,自动降速功能行走速度选择回转刹车功能发动机自动暖机和过热防止功能,动臂油缸两支油缸分别安装在动臂两侧，通过其伸缩运动来调整机器作业的挖掘高度和挖掘深度斗杆油缸安装在动臂的上部，通过其伸缩运动实现斗杆(小臂)的前后动作，进行斗杆挖掘或卸载作业铲斗油缸安装在斗杆(小臂)上部，通过其伸缩运动实现铲斗挖掘及卸载作业整个工作装置在作业过程中需要通过各个工作装置的复合动作，才能更好地实现快捷、省时、高效率的作业功能,履带架（X架）底盘部分的主结构件，连接行走部分的四轮一带，平稳支撑车体并实现机器的行走支重轮支承机器的重量并使机器重量均匀分布在接地履带上托轮托起转动的上部履带，使整条履带能够平稳转动履带把机器的重量均布在地面上并通过自身的转动实现机器的行走；增大与地面的接触面积，可减小接地比压，从而使机器能够在沼泽地等松软的地面进行行走和作业；根据需要，用户可选择加宽履带板或加长履带；履带内注有润滑脂已减小磨损,引导轮与涨紧油缸、涨紧弹簧相连接，涨紧履带并使履带张紧度适当；在履带前部受到外力冲击时，通过引导轮将冲击力传到张紧弹簧起缓冲作用，防止履带损伤终传动包括行走马达和行走减速机构，作为驱动轮为机器行走提供动力，将液压能通过行走马达转变成机械能，经过齿轮减速机构进行减速，转矩增加，由链轮带动履带转动实现机器的行走,2-2液压挖掘机工作原理,2-3液压挖掘机工作特点,多自由度作业机械。利用杠杆原理，液压缸推动动臂、斗杆和铲斗产生各构件之间的相对旋转运动，从而实现人为控制的挖掘和卸料动作；上部回转平台绕垂直轴旋转；远距离悬臂挖掘和卸料；靠履带转移或移动整机的工作掌子面。,2-4相关知识,2-4相关知识,土的切削是个很复杂的过程。土在楔型刀具的压力作用下受到挤压和剪切而开始变形，土体的原始结构被破坏，土块或土层便被切离。土被切削时，在刀具上产生三种力：土的原始结构破坏时所产生的阻力；土的内摩擦力；土与刀具之间的摩擦力。我们把这三种力叫做切削阻力。,2-4相关知识,切削阻力是变化的。随土的性质如粘性、干性、含水量、砂石量变化，又随刀具和铲斗的形状而变化，还随切入厚度和切入过程而变化。切削阻力一般用实验方法获得，也可以按经验公式计算。合理地设计切削装置的形状如斗齿的切削角度，铲斗的宽度，铲斗的形状等可以减小切削阻力。只有主动挖掘力大于切削阻力时才能完成挖掘。,3挖掘机的主要参数,3-1操作重量3-2发动机功率3-3斗容3-4挖掘力3-5工作范围3-6运输尺寸3-7回转速度和扭矩,3-8行走速度和牵引力3-9爬坡能力3-10接地比压3-11噪音3-12提升能力3-13生产率,3-1操作重量,操作重量是挖掘机三个主参数（操作重量，发动机功率，斗容）之一。操作重量决定了挖掘机的级别，决定了挖掘机挖掘力的上限。如果挖掘力超过这个极限，在反铲的情况下，挖掘机将打滑，并被向前拉动，这非常危险。在正铲情况下，挖掘机将向后打滑。挖掘力工作重量：地面和履带间的附着力系数挖掘机三种主要重量。操作重量：带标准工作装置、司机、加满燃油；运输重量：不含司机、含10%燃油；主机重量：不含工作装置。,3-2发动机功率?,发动机功率是挖掘机三个主参数（操作重量，发动机功率，斗容）之一。总功率SAEJ1995（grosshorsepower）指在没有消耗功率附件，如消音器、风扇、交流发电机及空气滤清器的情况下，在发动机飞轮上测得的输出功率。净功率SAEJ1349；ISO9249（nethorsepower）A、指在装有全部消耗功率附件，如消音器、风扇、发电机及空气滤清器的情况下，在发动机飞轮上测得的输出功率。(GB,VOLVO)B、指在装有发动机运行必须的消耗功率附件，一般为风扇的情况下，在发动机飞轮上测得的输出功率。(ISO),3-2发动机功率?,额定功率（ratedhorsepower）定义：飞轮功率（flywheelhorsepower）定义：,3-3斗容,斗容是挖掘机三个主参数（操作重量，发动机功率，斗容）之一。斗容一般分为堆装和平装两种，挖掘机常用标定斗容为堆装。铲斗堆装容量有两种计算标准。SAE、PCSA、ISO、GB标准：1：1堆装；CECE标准：1：2堆装。,1：1,1：2,3-4挖掘力,包括斗杆挖掘力和铲斗挖掘力。两个挖掘力的动力不同，斗杆挖掘力来自斗杆油缸，铲斗挖掘力来自铲斗油缸。挖掘力的作用点有两种计算标准。ISO标准：作用在铲斗刀板边缘；SAE、PCSA、GB标准：作用在斗齿尖。,斗杆挖掘力,铲斗挖掘力,斗杆油缸力,铲斗油缸力,3-5工作范围,3-6运输尺寸,3-7回转速度和扭矩,回转速度：挖掘机空载时，稳定回转所能达到的平均最大速度。标注的回转速度，既不是指起动时，也不是指制动时的回转速度。对于一般的挖掘工况，挖掘机在0180的范围内工作时，回转马达有加速和减速，当转到270360范围内时，回转速度达到稳定。,在实际的挖掘工作中，标注的回转速度并无实际意义需要的实际回转性能可用回转扭矩表示。,3-8行走速度与牵引力,对于履带式挖掘机而言，行走时间大概占整个工作时间的10%。双速可以满足挖掘机的行走性能。牵引力是指挖掘机行走时所产生的力，主要影响因素包括行走马达低速档排量、工作压力、驱动轮节圆直径、机重。牵引力/机重=0.70.85行走速度与牵引力表明了挖掘机行走的机动灵活性及其行走能力。,3-9爬坡能力,爬坡能力是指爬坡、下坡，或在一个坚实、平整的坡上停止的能力。两种表示方法：角度，百分比。爬坡角度，一般为35。tan=b/a，一般为70%。微型机指标一般为30或58%。,3-10接地比压,接地比压的大小决定了挖掘机适合工作的地面条件。接地压力指机器重量对地面产生的压力。理论值。因为履带不能完全与地面接触；由于整机重心的偏移，履带上的压力不均匀。,接地比压,3-11噪音,挖掘机的噪音主要来源于发动机。两种噪音：司机耳边噪音机外幅射噪音,3-12提升能力,提升能力是指额定稳定提升能力或额定液压提升能力中较小的一个。额定稳定提升能力：75%的倾翻载荷。额定液压提升能力：87%的液压提升能力。,3-13生产率,生产率是挖掘机主要技术经济指标之一。理论生产率：在“计算条件”下连续工作一小时的生产率。“计算条件”是：1、操作熟练；2、常见工作条件和工作尺寸；3、工作、运输工具的位置恰当。技术生产率：在“给定条件”下连续工作一小时的生产率。实际生产率：机器工作一段时间所得到的实际平均生产率。它在技术生产率的基础上受机器利用率和操作熟练程度两方面影响。,4工作装置,4-1工作装置特点4-2工作装置类别4-3反铲装置4-4其它工作装置4-5工作装置组合应用,强度箱型截面、两种流行形式：厚板小截面：同等强度条件下，重量略大一些。薄板大截面：同等强度条件下，重量略小一些，但要仔细验算薄板是否失稳。最终目的：重量轻，强度高，刚性好。有效的工具：计算机有限元应力分析。可信的数据：实际电测应力分析。,4-1工作装置特点,应力应力集中：如支耳，孔，焊缝（贴角，对接，坡口），形状突变，焊缝过于集中，不同材料的焊接性能（板材与铸锻件）等。板材质量。焊缝的疲劳强度。实践证明，破碎锤更容易使构件发生疲劳破坏。控制焊接变形。去应力措施：振动，打磨，时效等。,4-1工作装置特点,要求耐磨的部分斗齿：主斗齿、齿体、侧斗齿。刀板：主刀板、侧刀板。销轴：中碳合金钢+中频淬火。轴套：调质处理的中碳合金钢钢基+内壁喷涂自润滑和减磨及耐磨材料，铜基镶嵌式，方便调整的T型套端面喷涂碳化钨，表面处理的高硬度合金钢。调整垫片：钢制、高分子材料如橡胶和树脂。,4-1工作装置特点,4-2工作装置类别,工作装置是挖掘机的主要组成部分之一。可以更换的多种工作装置极大地拓展了挖掘机的应用。,常见的工作装置类型有：铲斗：以挖掘、装载物料为主，包括反铲、正铲；抓斗：深井作业、装卸物料；吸盘：吸盘可以吸附废钢等材料，包括电磁吸盘和永久吸盘；破碎锤：破碎水泥、石块，拆除作业；液压剪：剪断水泥建筑的钢筋等；液压螺旋钻：钻孔、取土。,4-3反铲装置,反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式，主要用于挖掘停机面以下土壤。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转动，完成挖掘、提升和卸土等动作。,标准铲斗,V型铲斗,平整斗,岩石斗,4-3反铲装置铲斗,有利于物料的自由流动。使物料易于卸净。铲斗宽度与物料颗粒直径之比应大于4:1。利用斗齿增大挖掘线比压，以便于切削。,针对不同的作业对象，选取不同的铲斗。,铲斗宽度选择的原则,宽的铲斗适用于较软的土壤，窄的铲斗适用于较硬的物料。铲斗宽度与单位挖掘力成反比，宽度越小，单位挖掘力越大。,窄型铲斗,宽型铲斗,4-3反铲装置铲斗,铲斗的宽度与大小臂的寿命,预期的小臂和大臂的寿命周期取决于铲斗的宽度。,小臂与大臂的寿命,铲斗的宽度,标准斗,窄斗,宽斗,4-3反铲装置铲斗,铲斗的容量要与机器相匹配,如果选取的铲斗比推荐的容量大得多，挖掘机的瞬时转动惯量将会变得很大。这使循环周期增长，且对整个机器的寿命和稳定性都有不利影响；对液压部件、大臂、小臂和机架同样也有不利影响。,4-3反铲装置铲斗,大小臂的选取与铲斗容量,相对较短的大小臂具有较大的挖掘力，宜配较大容量的铲斗，可提高生产率，但是同时以降低挖掘范围为代价。较长的大小臂，尤其是超长臂挖掘机，具有较小的挖掘力，宜配较小容量的铲斗，优点是扩大挖掘范围。,4-3反铲装置铲斗,选择合适的铲斗具有下列优点：,降低工作装置的故障率，降低工作循环时间；降低燃油消耗；提高单位挖掘力；提高生产率；提高机器的耐用性；提高机器的稳定性。,4-3反铲装置铲斗,4-3反铲装置挖掘力,挖掘力可分为油缸理论挖掘力、整机理论挖掘力和实际挖掘力三类。只有实际挖掘力大于挖掘阻力才能完成挖掘。油缸理论挖掘力=工作装置油缸的推力相应的杠杆比其中工作装置油缸的推力=液压系统压力油缸大腔作用面积。,4-3反铲装置挖掘力,整机理论挖掘力需考虑：工作油缸的闭锁能力；整机的工作稳定性；整机与地面的附着能力；构件及整机重量。实际挖掘力需考虑：液压系统和连杆机构的效率；油缸小腔背压；土壤阻力；工作装置结构强度；其它因素，如停机坡度、风力等等。,4-3反铲装置挖掘图,4-3反铲装置挖掘性能,挖掘性能取决于实际斗齿挖掘力、生产率和工作尺寸三方面。就工作装置而言，归结于挖掘力、工作装置动作速度和工作尺寸三方面。挖掘力和挖掘速度是一对统一于挖掘功率之下的矛盾，挖掘力是矛盾的主要方面。,4-4其它工作装置正铲装置,以挖掘地面以上为主，且大多用于采矿装岩作业，工作对象坚硬，须采用切削厚度较小、挖掘行程较长的挖掘方式，故一般以斗杆挖掘为主。根据挖掘对象不同可分为：通用正铲：以挖掘土方为主。挖掘装载装置：以装载岩石为主。,抓斗分液压抓斗和钢绳抓斗两类，液压挖掘机一般采用液压抓斗。抓斗装置按用途不同有：,圆井抓斗木材抓斗松散料抓斗挖土抓斗梅花(多颚)抓斗,4-4其它工作装置抓斗装置,起重装置是反铲的替换装置，主要用于吊装物料。它有三种不同形式。起重量受以下三个条件限制：,倾翻载荷（不得超过75%）。液压油缸能力（不得超过87%）。结构强度。,4-4其它工作装置起重装置,4-4其它工作装置挖掘平整装置,能保证工作机构沿水平面或倾斜面作长距离运动，伸缩臂式、铰接式,主要用来打桩、开挖冻土和岩层、破坏路面表层、捣实土壤等工作。,4-4其它工作装置液压破碎锤,4-4其它工作装置抓钳装置,用在疏松和开挖冻土层或沥青路面等工程中。它是在反铲基础上增加了一个松土器。,4-4其它工作装置快换装置,随着多种工作装置的广泛应用，更换作业装置频繁，且不易更换。快换装置能方便、快捷地进行作业装置的更换，包括液压式和机械式。,工作装置组合应用：标准动臂、标准斗杆、标准铲斗用于大多数作业；短动臂长斗杆用于坡道平整作业和挖掘基坑；超长臂反铲用于疏浚河道和坡道平整作业；拐臂式用于挖掘墙基。,4-5工作装置组合应用,5回转机构,5-1回转运动5-2回转支承5-3回转平台,5-1回转运动,挖掘机的回转时间约占工作循环时间的50%以上，能量消耗约占25-40%，液压发热量约占系统总发热量的30-40%。在角加速度和回转力矩允许的前提下，回转时间越短越好。角加速度的大小受最大回转扭矩的限制，最大回转扭矩不应超过机器的附着力矩。回转机构可分为：a、半回转b、全回转两种型式。,5-2回转支承,回转支承实际上就是一个带内齿圈的、放大了的滚动轴承。内齿圈固定在行走架上，外圈固定在转台上，安装在转台上的液压马达+减速机驱动小齿轮带着回转转台转动。刚度由转台和行走架保证。,5-3回转平台,安装发动机、泵、阀、油箱、配重、驾驶室等诸多部件。重要问题：刚度,6行走装置,6-1行走装置特点6-2行走装置分类6-3履带式行走装置6-4行走架6-5四轮一带,行走装置是挖掘机的支承部分，它承受机器的自重及工作装置挖掘时的反力，同时能使挖掘机作工作场内运行或运输性运行（轮式）；根据挖掘机的性能要求，行走装置应满足：较大的牵引力，使挖掘机具有良好的越野性能，并有较强的爬坡和转弯能力。在行走装置有合适总高度的情况下，应有较大的离地间隙，使挖掘机具有良好的通过能力。使挖掘机接地比压小，且具有较大的支承面积制动性能好，且能防止失速，使挖掘机工作安全可靠。,6-1行走装置特点,常见的行走装置有履带式和轮胎式两大类：履带式行走装置牵引力大（机重的70-85%），接地比压小，越野性能好，通过能力强，爬坡能力大，转弯半径小，但行驶速度低，且易损坏道路。轮胎式行走装置机动性好，行驶速度快，易拖拉，但接地比压较大，爬坡能力小，挖掘时需要专门的支腿支撑使机器稳定。,6-2行走装置分类,履带式行走装置由连接回转支承的行走架通过支重轮，履带将载荷传至地面。履带呈封闭环绕过驱动轮和引导轮，为减小上分支的挠度，履带由12个托链轮支持。行走装置的传动是由液压马达及减速机带动驱动轮使行走装置运行。履带的松紧程度可由张紧装置调整。,6-3履带式行走装置,行走架是履带行走装置的承重骨架。液压挖掘机采用整体式行走架，结构简单、自重轻且刚性好。,6-4行走架,履带与其所绕过的驱动轮、引导轮、支重轮及托链轮组成所谓“四轮一带”，是行走装置的重要零部件，直接关系到挖掘机的工作性能和行走性能。有齿的驱动轮带动履带链轨运动。引导轮引导方向。支重轮支撑整机重量。托链轮托住履带使其不过分下垂。履带太松时将黄油打进张紧装置就可以自动张紧。,6-5四轮一带,7液压系统,7-1挖掘机工作特点及对液压系统的要求7-2常用挖掘机液压系统类型7-3常用挖掘机液压元件7-4全功率控制系统,挖掘机每一作业循环包括：挖掘：主要是铲斗和斗杆复合动作，必要时配以动臂动作。回转：主要是动臂和回转复合动作。卸料：主要是铲斗和斗杆复合动作，必要时配以动臂动作。返回：回转和动臂或斗杆的复合动作。,7-1挖掘机工作特点及对液压系统的要求,挖掘机液压系统特殊要求：实现主机各动作时，阻力与作业速度随时变化，要求油缸和马达的压力和流量也能相应变化。为充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，要求进行复合动作。左、右履带分别驱动。一切动作都是可逆的，而且要求无级调速。各作业油缸有良好的过载保护，回转机构和行走装置有可靠的制动和限速，要防止动臂因自重快速下降。,7-1挖掘机工作特点及对液压系统的要求,7-2常用挖掘机液压系统类型,目前常用的挖掘机液压系统：总功率控制系统负流量控制系统正流量控制系统负荷传感系统电控液压系统定量液压系统,7-2常用挖掘机液压系统类型,总功率控制系统：双泵变量系统。两主泵由一个总功率调节机构平衡调节。两主泵摆角始终相同，流量相等。在变量范围内，两泵总功率恒定，但两泵间功率可以不同，甚至可达到一个泵功率为零，另一个为发动机输出功率。一种恒扭矩变量系统。,7-2常用挖掘机液压系统类型,负流量控制系统：在主阀中位回油路增设一节流口，利用节流口前产生的压力来控制主泵斜盘摆角，从而控制流量。,7-2常用挖掘机液压系统类型,负荷传感系统：在主阀各阀片处设置压力补偿阀，利用压力补偿阀平衡各动作间压力差值，保持各主阀前后压差恒定，这样流经各主阀的流量仅与主阀开度有关，而与各动作负载大小无关。,总功率调节、负流量控制主泵动力元件，将发动机的机械能转化为液压能输出。结构特点：双泵串联，后面还可以再串一个先导齿轮泵。机械动力传动路线：发动机飞轮弹性联轴器主泵。液压动力传动路线：主泵油管主控阀。,7-3常用挖掘机液压系统元件,主控阀控制元件，将主泵输出的液压能传递给各执行机构，驱动主机动作。结构特点：内含许多阀杆和各种插装阀、单向阀等，集成度很高。控制对象：行走马达，回转马达，工作装置油缸。液压动力传动路线：主控阀油管各种执行元件。,7-3常用挖掘机液压系统元件,行走马达及减速机执行元件，将主控阀传递过来的液压能转化为机械能输出，驱动整机行走及转向。结构特点：马达和减速机集成为一体。动力传动路线：马达减速机驱动链轮履带。,7-3常用挖掘机液压系统元件,回转马达及减速机执行元件，将主控阀传递过来的液压能转化为机械能输出，驱动上部机构回转。结构特点：马达和减速机集成为一体。动力传动路线：马达减速机回转支承回转平台。,7-3常用挖掘机液压系统元件,脚先导阀控制元件，将先导泵输出的液压能传递至主控阀行走阀芯，控制行走动作。结构特点：两阀并排，可以脚踩，还可以通过操纵杆手控。液压动力传动路线：先导泵脚先导阀主控阀行走阀芯。,7-3常用挖掘机液压系统元件,手先导阀控制元件，将先导泵输出的液压能传递至主控阀动臂、斗杆、铲斗、回转阀芯，控制相应动作。结构特点：十字轴，可前后动作，也可左右动作。液压动力传动路线：先导泵手先导阀主控阀相关阀芯。,7-3常用挖掘机液压系统元件,计算机控制器,先导泵,主泵1,主泵2,柴油机速度传感器,油门执行器,反馈传感器,监视器,柴油机速度旋钮,电比例减压阀,泵压力传感器,泵压力传感器,7-4全功率控制系统,全功率控制系统又称发动机转速传感控制系统（ESS），简称电控系统。它监测发动机转速。随着外载荷增大，泵的功率增加，发动机的负荷也随之增大。当外载荷增大致使发动机转速降低到一定程度时，电控系统发挥作用，自动调小泵的输出功率，也就减小了发动机的负荷，使发动机转速恢复正常。随着使用工况的不同，可以任意人为设定泵的功率，最大限度地发挥机器的使用效果。,7-4全功率控制系统,重载（H）模式快速模式、高功率模式等。对于要求高效率挖掘的工况，将发动机转速设定为最高。此时不预留发动机的功率储备，既泵的设定功率等于或略大于发动机的飞轮功率。作业时要求泵功率跟随：当外载荷增大到致使发动机转速下降到一定程度时，电控系统调整给泵的电流，自动减小泵的功率，使发动机转速恢复正常。,7-4全功率控制系统,标准（S）模式也叫经济模式。对于挖掘时要求有比较好的燃油经济性，同时又有一定的作业效率时，可以通过降低发动机转速来实现。随着发动机转速的降低，发动机和泵的功率都将下降，但是泵的功率下降幅度大于发动机。如果降速后发动机的功率比泵的功率大很多，此时就没有功率跟随的必要。这个模式一般给泵设定一个固定的功率即可（既给泵一个固定的电流），但是根据具体的发动机应该有防熄火措施，一般情况下当发动机转速下降超过250转/分钟时，电控系统应该调小泵的功率。,7-4全功率控制系统,精细（F）模式这个模式主要是做一些动作缓慢而细致的工作，例如起重、吊装焊接等。要求的流量更低但是动作必须稳定，因此以控制系统流量为主，一般给泵设定一个固定的功率即可（既给泵一个固定的电流）。此时发动机转速降得很低，容易熄火，尤其是低速性能不好的发动机更应该注意，必须在电控系统上设置防熄火功能。,7-4全功率控制系统,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,THEEND,