挖掘机结构与运用-4

理工大学工程兵工程学院机械装备系

工程机械结构与运用陈海松

副教授

工程机械结构与运用理工大学工程兵工程学院陈海松

副教授机械装备系机械装备管理与运用教研室

第四章挖掘机结构与运用

挖掘机是用来进行土方开挖的一种施工机械，广泛应用于建筑、水利、电力、采矿和管道铺设等方面，在军事上作为工程兵部队的主要工程装备，主要用于挖掘各种工事、堑壕、交通壕、防坦克壕等。第一节挖掘机概述挖掘机概述

挖掘机用于管道铺设作业挖掘机概述

（1）按动力装置分有电驱动式、内燃机驱动式和复合驱动式等；（2）按行走方式分有履带式、轮胎式、汽车式和悬挂式；（3）按传动装置分有机械传动式、半液压和全液压传动式；（4）按工作装置在水平面的可回转范围分有全回转式和非全回转式；（5）按工作装置分有铰接式、伸缩臂式；（6）按挖斗形式分有正铲、反铲、拉铲、抓斗几种；（7）按工作装置操纵系统分有机械式和液压式。一、分类挖掘机概述

工业发达国家的挖掘机生产较早，法国、德国、美国、俄罗斯、日本是斗容量3.5-40m3单斗液压挖掘机的主要生产国，从20世纪80年代开始生产特大型挖掘机。例如，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，斗容量107m3的剥离用挖掘机等，是世界上目前最大的挖掘机。1.国外挖掘机目前水平及发展动向挖掘机概述

二、发展趋势2004年日本日立公司开始试验生产全世界最高级别的超大型液压挖掘机EX8000，整机工作质量780吨，装料铲铲斗容量40m3。挖掘机概述

从20世纪后期开始，国际上挖掘机的生产向大型化、微型化、多功能化、专用化和自动化的方向发展。体现在以下6个方面：

1）开发多品种、多功能、高质量及高效率的挖掘机。为满足需要，国外发展了斗容量在0.25m3以下的微型挖掘机，最小的斗容量仅在0.01m3。例如美国山猫公司生产的山猫小型履带式挖掘机，斗容仅0.03m3。挖掘机概述

凯斯公司生产的小型挖掘机CX55B就可以进行挖、推两种作业。数量最的多中、小型挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置——除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。挖掘机概述

与此同时，发展专门用途的特种挖掘机，如超长臂、超小回转、超级伸缩臂、可组装、角度挖掘、隧道专用和水陆两用挖掘机等。日本小松生产的超长臂挖掘机，可高效率地进行河道、湖泊的疏浚，法面修正、建筑用材等的搬运。挖掘机概述

日本小松生产伸缩臂挖掘机通过上下2节式伸缩小臂，实现宽广的作业范围。伸缩部位采用磨损消耗少的滚轴伸缩结构。作业时碰撞少，容易调整。挖掘机概述

超小回转挖掘机，司机操作时不需注意车体后部，可安全高效地作业。挖掘机概述

超级伸缩臂挖掘机在建筑基础的深基坑作业及深井竖坑作业中发挥威力。适用于地铁、地下停车场等。最大斗容量的贝壳形铲斗和伸缩臂相配合，提高了工作效率。挖掘机概述

弯角挖掘机装有2段式大臂和360°可旋转小臂，由于充分利用了臂腕的动作，所以最适合建筑基础、上下水道、埋管工程中的崛起作业、反挖作业、以及背挖作业。挖掘机概述

轮式挖掘机行动灵活、操作简单、运行快速且安全。例如PW130ES-6拥有先进的液压系统和出色的传动性能，装有多种工作装置和底盘附件，能满足几乎所有的应用要求。挖掘机概述

2）迅速发展全液压挖掘机，使挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。

3）重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，美国林肯贝尔特公司新C系列LS-5800型液压挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS（计算机辅助功率系统），提高挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能。挖掘机概述

4）更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。

5）加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。例如，液压挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。

6）迅速拓展电子化、自动化技术在挖掘机上的应用。挖掘机概述

我国早在20世纪50年代就开始生产机械式挖掘机。经过十几年的努力，全国液压挖掘机年产量从数百台增加到千余台。80年代初引进德国系列液压挖掘机制造技术。20世纪90年代初引进日本小松制作所的PC系列挖掘机制造技术。从1994、1995年开始，世界各工业发达国家的著名挖掘机制造企业先后在中国建立众多的中外合资或外商独资挖掘机制造企业，生产世界一流水平的多种型号的挖掘机产品。2.国内挖掘机发展情况挖掘机概述

产品分类情况主要生产企业名称履带式液压挖掘机卡特彼勒徐州有限公司合肥日立挖掘有限公司小松常州工程机械有限公司成都神钢建设机械有限公司大宇重工业烟台有限公司常州现代工程机械有限公司柳州工程机械有限公司厦门工程机械有限公司西安黄河挖掘机厂徐州挖掘机制造公司北京建筑机械厂上海彭力浦巨力工程机械公司轮胎式液压挖掘机大宇重工业烟台有限公司贵州詹阳机械工业有限公司常州现代工程机械有限公司成都神钢建设机械有限公司长江挖掘机有限公司水陆两用挖掘机抚顺挖掘机制造有限公司上海彭浦力巨力工程机械公司贵州詹阳机械工业有限公司挖掘装载机北京建筑机械厂烟台工程机械厂朝阳朝工建设机械有限公司国产74Ⅲ型挖掘机挖掘机概述

国产高速挖掘机挖掘机概述

山地挖掘机挖掘机概述

挖掘机概述

地震救援中的挖掘机三、轮式挖掘机基本组成挖掘机组成

发动机传动系统转向系统制动系统F6L912G型四冲程风冷直喷式柴油机机械式全液压偏转车轮转向系统气压传动蹄式脚制动系统第二节WLY60型挖掘机WLY60型挖掘机

WLY60型挖掘机传动系统属于机械式传动系统，由离合器、油泵传动箱、变速箱、上传动箱、垂直传动轴、下传动箱、前后桥等组成。一、传动系统WLY60型挖掘机

发动机离合器变速器上传动箱下传动箱后驱动桥前驱动桥WLY60型挖掘机

1、离合器

WLY60挖掘机离合器为弹簧压紧双盘干式离合器。（1）特点与作用①切断动力，方便换档；③片刻分离，短暂停车；④过载打滑，免遭损坏。②柔和结合，平稳起步；WLY60型挖掘机

(2)结构组成及工作原理WLY60型挖掘机

工作原理（1）变速器的作用

WLY60型挖掘机变速器属于啮合套式机械换档变速器，通过啮合套中滑动齿套的移动来实现不同齿轮的啮合达到换档的目的。其功用有：

①变速变扭，改变传动比；②实现倒车；

③切断动力。

2、变速器WLY60型挖掘机

（2）变速器的结构WLY60型挖掘机

主动轴中间轴从动轴倒档轴变速传动机构WLY60型挖掘机

WLY60型挖掘机

3、驱动桥（2）主传动器和差速器（4）轮边减速器（5）球笼式等速万向节（1）驱动桥的作用及组成（3）半轴与桥壳WLY60型挖掘机

（1）驱动桥的作用及组成作用：①通过主传动器和轮边减速器将变速器传来的动力减速增扭后传给驱动轮；②将变速器传来的动力改变方向90º，即纵向变横向；③通过差速器和半轴将动力分别传给左右驱动轮，实现动力分配；④通过差速器保证转向时两侧车轮能以不同转速旋转，实现差速；⑤支承重量和各种力。WLY60型挖掘机

WLY60型挖掘机驱动桥包括前桥和后桥。前、后桥结构基本相同，前桥多一个球笼式等速万向节。WLY60型挖掘机

车轮差速器主传动器半轴轮边减速器桥壳主传动器与差速器WLY60型挖掘机

接盘主传动器壳体从动锥齿轮主传动齿轮螺栓差速器壳半轴齿轮行星齿轮十字轴WLY60型挖掘机

从动锥齿轮主传动齿轮螺栓差速器壳半轴齿轮行星齿轮十字轴承推垫片轴承WLY60型挖掘机

行星齿轮太阳轮齿圈半轴桥壳轮豰齿圈支架行星架壳体WLY60型挖掘机

（5）球笼式等速万向节球笼式等速万向节位于前桥内，主要由内半轴、星形套、外半轴、钢球、球笼和外罩等组成。桥壳球笼式等速万向节内转向节外转向节WLY60型挖掘机

外罩内半轴星形套球笼钢球球形壳外半轴WLY60型挖掘机

二、转向系统WLY60型挖掘机

方向盘不动WLY60型挖掘机

方向盘左转WLY60型挖掘机

方向盘右转WLY60型挖掘机

发动机熄火转向单向阀开启WLY60型挖掘机

2、转向油缸球头销缸体活塞活塞环固定螺母密封环、垫圈活塞杆导向套端盖弹性挡圈补偿弹簧WLY60型挖掘机

三、脚制动系统

1.车轮制动器

WLY60型挖掘机

制动臂凸轮轴凸轮摩擦片制动蹄滚轮轴回位弹簧制动鼓滚轮WLY60型挖掘机

2.气压式制动传动机构

WLY60型挖掘机

前制动气室快速放气阀中央回转接头脚制动阀气压表前桥接头手操纵气开关悬挂手操纵气开关手制动阀悬挂控制气缸后制动气室前桥接通气缸气体控制阀空气压缩机贮气筒双向逆止阀WLY60型挖掘机

四、

工作装置WLY60型挖掘机

挖斗油缸挖斗大臂油缸斗杆油缸转盘及支座长连杆短连杆大臂斗杆加长杆摇臂WLY60型挖掘机

挖斗油缸长连杆短连杆斗杆加长杆摇臂摇臂WLY60型挖掘机

挖斗油缸短连杆斗杆摇臂斗杆油缸WLY60型挖掘机

五、

液压操纵系统WLY60挖掘机液压操纵系统用于控制挖掘作业、转盘旋转和支腿的收放。WLY60型挖掘机

齿轮泵1、组成齿轮泵（1）液压泵WLY60型挖掘机

安全阀操纵阀组（2）控制调节装置悬挂分配阀WLY60型挖掘机

斗杆油缸（3）执行机构悬挂油缸挖斗油缸大臂油缸支腿油缸支腿液压锁支腿油缸支腿液压锁液压马达WLY60型挖掘机

油管滤油器（4）辅助装置回转接头散热器油箱WLY60型挖掘机

油箱作业先导阀先导开关支腿先导阀蓄能器单向阀压力表接头滤油器限压阀主控制阀双联齿轮泵WLY60型挖掘机

理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用一、操纵杆的识别第一节挖掘机的基本作业WLY60挖掘机GJW111挖掘机

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院WLY60挖掘机手操纵气开关支腿收放杆熄火手柄变速杆手制动工装操纵手柄油泵操纵杆

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院GJW111挖掘机制动油门变速先导阀开关停车制动开合、支腿操纵电子仪表工装操纵手柄可实现回转、大臂、斗杆、铲斗四个动作中的任意两个动作的复合动作理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用二、启动前的检查

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院

1.油、水、电是否充足，质量是否符合要求。

2.各处是否有渗漏。

3.操纵杆连接是否可靠、是否灵活。

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院三、作业前准备

1.选择较为平整坚实的停机面，必要时可用挖掘机本身整理停机面。

2.放下两支腿使后轮微微离开地面，将车轮制动、悬挂闭锁手操纵气开关扳到工作位置（WLY60）。

3.放下支腿，使机体略为离开地面，放下停车制动开关，使前后轮处于制动状态（GJW111）。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院四、挖掘机的作业方法有断续操作和连续操作两种方法。挖土升动臂旋转卸土回转降动臂断续操作合并合并连续操作

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用

1.挖掘机作业时，在回转半径和最大高度内不得有任何障碍物，禁止人员停留或通过。多台挖掘机在同一地段作业时，彼此间应留出足够的安全距离。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用

五、作业安全规则

3.装车作业时，承装车辆驾驶员应离开驾驶室。挖斗应从车厢两侧或后方进入，禁止从驾驶室上方通过。挖斗接近车厢时，应尽量放低，但须确保翻斗时不碰撞车厢。

2.挖掘作业时，如遇冻土层、大石块或其它障碍物，应设法清除或采取辅助作业方法（如爆破等），不可硬挖。

8.禁止在高压线下作业，必须作业时，工作装置最高点应与高压线保持一定距离，一般10000V以上应相距5m以上，6000V以下相距3m以上；380V应距1.5m以上。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用

4.挖斗掘入土层或置于地面时，禁止回转车身。不得以挖掘机的回转作用力拉动重物或以挖斗冲击物体。

5.不要挖掘离机身过近的土壤，避免挖坏机身。

6.停止作业时，不论时间长短，都应将挖斗置于地面。7.不得在横坡度大于20º的地形上作业。一、壕沟的挖掘

如壕沟宽度和挖斗宽度基本相同，可将挖掘机置于壕的中心线上，从正面进行直线挖掘；当挖到所要求的深度后，再移动挖掘机，直至全部挖完。第二节挖掘机的应用作业理工大学工程兵工程学院

1.直线挖掘

挖掘机的运用

折线形：挖掘壕沟曲线部时，可使挖掘的第一直线部分超过第二直线部分中心线，然后，调整挖掘方向，使挖斗与前挖好的壕沟相衔接。这种挖掘成型的壕沟转弯处为死角。理工大学工程兵工程学院

2.曲线部的挖掘

圆弧形：如果需要缓角时，挖掘机则需按照半径中心线不断调整挖掘方向。此种挖掘方法作业率低,一般不应采用。

挖掘机的运用将挖掘机成90º停放在壕沟中心线上，从侧面继续挖掘。最后，将挖掘机开离壕沟中心线，从后部挖掘剩余部分。理工大学工程兵工程学院3.壕沟连接部分的挖掘

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院4.面积大和深的壕沟挖掘条件许可采用正反铲分层挖掘，必要时将斗杆加长。需要其它机械车辆配合，将挖掘的土方运走。

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用理工大学工程兵工程学院（一）小型平底坑的挖掘

端面挖掘可采用细挖法或粗挖法。

挖掘小型平底坑可采用端面挖掘和侧面挖掘。

1.端面挖掘条件：端面挖掘是在平底坑的一侧或两侧均可卸土的情况下采用。

挖掘机的运用二、平底坑的挖掘

（1）细挖法①挖掘机停在平底坑的一侧，挖斗外侧紧靠标线。

特点：此种挖掘法的特点是能将绝大部分的土壤挖出，经人工略修整即可。但由于机械移动频繁，影响作业率。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用123456789101112②挖掘时，以扇形面逐渐向平底坑中心挖掘，挖出的土壤卸到靠近标线的一侧，一直挖到所需深度。③如果平底坑较窄时，应按照1、2、3、4的顺序进行挖掘。④如果平底坑的宽度超过6m时，可先挖完一侧，即1、3、5、7、9，再挖另一侧。（2）粗挖法①将挖掘机停在平底坑中间，使机架中心线与平底坑中心线相重合，成扇形面向两边挖掘，挖出的土壤卸在平底坑两侧。

特点：作业效率高，但坑内余土量大，需要较多的人工修整。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用②第一个扇形面挖完后，再挖第二个扇形面，但要注意与第一个扇形面的相接，直到挖完为止。端面挖掘因地形条件限制只能在一边卸土时，挖掘机可顺着平底坑中心线靠卸土一侧运行，这样可以增加卸土场地的面积，利于卸土和提高效率。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用2.侧面挖掘

（1）单侧面挖掘法：平底坑的断面小，挖掘机挖掘半径能够一次挖掘出平底坑的断面，而且又只能一面卸土时采用。理工大学工程兵工程学院①挖掘机垂直于侧面线：作业可靠、移位不太方便、只能一侧卸土容易形成过量的堆土，给以后作业造成不利。

②挖掘机平行于侧面线：移位方便、卸土位置能得到充分利用、但放置不太稳固。

挖掘机的运用（2）双侧面挖掘法：平底坑断面较宽，超过挖掘机挖掘半径，挖掘机只能沿平底坑的两侧开挖时采用。理工大学工程兵工程学院

挖掘机的运用按图示顺序挖掘，但考虑到挖掘中间第3段时卸土有困难，可配合推土机将挖掘机卸出的土壤推出平底坑标线以外，或配备自