单斗挖掘机的结构及液压操作系统课堂

1、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,2,一,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

2、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

3、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,15,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

4、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,5.3 SY310,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

5、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

6、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,23,三,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

7、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

8、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

9、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,511r/min,之间。此外，一般轴承滚道中心直径和高度比为,45,而回转支承则达,1015,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

10、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,

11、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

12、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

13、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

14、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,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

15、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

16、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

17、,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,

18、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

19、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

20、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

21、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,

22、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

23、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,液压泵,液压泵分类,可分为串联泵和并联泵；齿轮泵、叶片泵,柱塞泵；变量泵和定量两泵；斜盘泵和斜,轴泵,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

24、,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

25、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

26、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,用于主泵向各执行元件供油,先导液压回路,主要用于操作控制阀,68,1,单泵单路