挖掘机总体知识8

主要内容§1概述§2基本结构和特点§3工作装置§4回转机构§5行走装置§6液压系统§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§1-1挖掘机概述挖掘机械作为一种快速、高效的施工作业机械已经成为工程机械产品家族中的一个主要机种。据统计，工程施工中约有60%以上的土石方量是靠挖掘机械来完成的。各种类型与功能的挖掘机械，广泛应用于工业与民用建筑、交通运输、水利电力工程、农田改造、矿山采掘以及现代化军事工程等行业的机械化施工中。近年来，挖掘机是整个工程机械行业中产、销量增长最快的一个机种。工程机械之王§1-2挖掘机简史第一台手动挖掘机问世至今已有130多年的历史。期间经历了由蒸汽驱动到电力驱动和内燃机驱动的回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机。20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机。§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§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§1-4挖掘机分类机械式单斗挖掘机单斗液压挖掘机§1-4挖掘机分类§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§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§2-1履带式挖掘机的基本结构工作装置行走装置上部机构§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§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。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：⑴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，⑵铜基镶嵌式，⑶方便调整的T型套端面喷涂碳化钨，⑷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。第一节活塞式空压机的工作原理第二节活塞式空压机的结构和自动控制第三节活塞式空压机的管理复习思考题单击此处输入你的副标题，文字是您思想的提炼，为了最终演示发布的良好效果，请尽量言简意赅的阐述观点。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor压缩空气在船舶上的应用：

1.主机的启动、换向；

2.辅机的启动；

3.为气动装置提供气源；

4.为气动工具提供气源；

5.吹洗零部件和滤器。

排气量:单位时间内所排送的相当第一级吸气状态的空气体积。单位：m3/s、m3/min、m3/h第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor空压机分类：按排气压力分：低压0.2～1.0MPa；中压1～10MPa；高压10～100MPa。按排气量分：微型<1m3/min；小型1～10m3/min；中型10～100m3/min；大型>100m3/min。第六章活塞式空气压缩机

piston-aircompressor第一节活塞式空压机的工作原理容积式压缩机按结构分为两大类：往复式与旋转式两级活塞式压缩机单级活塞压缩机活塞式压缩机膜片式压缩机旋转叶片式压缩机最长的使用寿命-

----低转速（1460RPM），动件少（轴承与滑片），润滑油在机件间形成保护膜，防止磨损及泄漏，使空压机能够安静有效运作；平时有按规定做例行保养的JAGUAR滑片式空压机，至今使用十万小时以上，依然完好如初，按十万小时相当于每日以十小时运作计算，可长达33年之久。因此，将滑片式空压机比喻为一部终身机器实不为过。滑(叶)片式空压机可以365天连续运转并保证60000小时以上安全运转的空气压缩机1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。4.被压缩的空气压力升高达到额定的压力后由排气端排出进入油气分离器内。1.进气2.开始压缩3.压缩中4.排气1.凸凹转子及机壳间成为压缩空间，当转子开始转动时，空气由机体进气端进入。2.转子转动使被吸入的空气转至机壳与转子间气密范围，同时停止进气。3.转子不断转动，气密范围变小，空气被压缩。螺杆式气体压缩机是世界上最先进、紧凑型、坚实、运行平稳，噪音低，是值得信赖的气体压缩机。螺杆式压缩机气路系统：

A

进气过滤器

B

空气进气阀

C

压缩机主机

D

单向阀

E

空气/油分离器

F

最小压力阀

G

后冷却器

H

带自动疏水器的水分离器油路系统：

J

油箱

K

恒温旁通阀

L

油冷却器

M

油过滤器

N

回油阀

O

断油阀冷冻系统：

P

冷冻压缩机

Q

冷凝器

R

热交换器

S

旁通系统

T

空气出口过滤器螺杆式压缩机涡旋式压缩机

涡旋式压缩机是20世纪90年代末期开发并问世的高科技压缩机，由于结构简单、零件少、效率高、可靠性好，尤其是其低噪声、长寿命等诸方面大大优于其它型式的压缩机，已经得到压缩机行业的关注和公认。被誉为“环保型压缩机”。由于涡旋式压缩机的独特设计，使其成为当今世界最节能压缩机。涡旋式压缩机主要运动件涡卷付，只有磨合没有磨损，因而寿命更长，被誉为免维修压缩机。

由于涡旋式压缩机运行平稳、振动小、工作环境安静，又被誉为“超静压缩机”。

涡旋式压缩机零部件少，只有四个运动部件,压缩机工作腔由相运动涡卷付形成多个相互封闭的镰形工作腔，当动涡卷作平动运动时，使镰形工作腔由大变小而达到压缩和排出压缩空气的目的。活塞式空气压缩机的外形第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）工作循环：4—1—2—34—1吸气过程

1—2压缩过程

2—3排气过程第一节活塞式空压机的工作原理一、理论工作循环（单级压缩）

压缩分类：绝热压缩：1—2耗功最大等温压缩：1—2''耗功最小多变压缩：1—2'耗功居中功＝P×V（PV图上的面积）加强对气缸的冷却，省功、对气缸润滑有益。二、实际工作循环（单级压缩）1.不存在假设条件2.与理论循环不同的原因：1）余隙容积Vc的影响Vc不利的影响—残存的气体在活塞回行时，发生膨胀，使实际吸气行程（容积）减小。Vc有利的好处—

（1）形成气垫，利于活塞回行；（2）避免“液击”（空气结露）；（3）避免活塞、连杆热膨胀，松动发生相撞。第一节活塞式空压机的工作原理表征Vc的参数—相对容积C、容积系数λv合适的C：低压0.07-0.12

中压0.09-0.14

高压0.11-0.16

λv＝0.65—0.901）余隙容积Vc的影响C越大或压力比越高，则λv越小。保证Vc正常的措施：余隙高度见表6-1压铅法—保证要求的气缸垫厚度2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理2）进排气阀及流道阻力的影响吸气过程压力损失使排气量减少程度，用压力系数λp表示：保证措施：合适的气阀升程及弹簧弹力、管路圆滑畅通、滤器干净。λp

（0.90-0.98）2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3）吸气预热的影响由于压缩过程中机件吸热，所以在吸气过程中，机件放热使吸入的气体温度升高，使吸气的比容减小，造成吸气量下降。预热损失用温度系数λt来衡量（0.90-0.95）。保证措施：加强对气缸、气缸盖的冷却，防止水垢和油污的形成。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理4）漏泄的影响内漏：排气阀（回漏）；外漏：吸气阀、活塞环、气缸垫。漏泄损失用气密系数λl来衡量（0.90-0.98）。保证措施：气阀的严密闭合，气缸与活塞、气缸与缸盖等部件的严密配合。5）气体流动惯性的影响当吸气管中的气流惯性方向与活塞吸气行程相反时，造成气缸压力较低，气体比容增大，吸气量下降。保证措施：合理的设计进气管长度，不得随意增减进气管的长度，保证滤器的清洁。2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理上述五条原因使实际与理论循环不同。4）漏泄的影响5）气体流动惯性的影响1）余隙容积Vc的影响2）进排气阀及流道阻力的影响3）吸气预热的影响2.与理论循环不同的原因：二、实际工作循环（单级压缩）第一节活塞式空压机的工作原理3.排气量和输气系数理论排气量Vt----单位时间内活塞所扫过的气缸容积。实际排气量Q：Q=Vt

λ输气系数λ

：λ＝λtλv

λ

pλl漏泄的影响余隙容积Vc的影响