液壓?jiǎn)味吠诰驒C(jī)及工作原理第1頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)

1、用途和類型

基于機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展而來(lái)，與機(jī)械式的主要區(qū)別在于傳動(dòng)和控制裝置不同：

機(jī)械式：

利用齒輪、鏈輪、鋼繩、皮帶等來(lái)傳遞動(dòng)力；

液壓式：

采用容積式液壓傳動(dòng)來(lái)傳遞動(dòng)力，由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓缸、控制閥、油管等元件組成；

也屬于間斷式作業(yè)設(shè)備工作循環(huán)：

挖掘——滿斗提升——回轉(zhuǎn)——卸載——返回；

第2頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—單斗液壓挖掘機(jī)—概述

用途：

除礦山外，廣泛用于建筑、交通、水利的工程；

類型：通用型、專用型；

⑴通用型：

工作裝置以反鏟為主，可以換裝正鏟、抓斗、裝載、起重、推土等作業(yè)裝置，行走方式有履帶式、輪胎式、汽車式、懸掛式、拖式，斗容量較?。?/p>

⑵專用型：

主要用于礦山（礦用液壓挖掘機(jī)），工作裝置多見(jiàn)正鏟或裝載，也有反鏟，大多采用履帶行走裝置。第3頁(yè)/共49頁(yè)

當(dāng)前挖掘機(jī)水平及發(fā)展動(dòng)向

美國(guó)特雷克斯-O&K公司：

RH40-E：102～106t，477KW，7.0m3；

RH70：122t，522KW，7.2m3，反鏟；

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，45.0～50.0m3；

第4頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—概述

德國(guó)德馬格公司：

H255：13m3；

H455：28m3；

H685：38m3；

H740：40m3；

第5頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—概述

德國(guó)利勃海爾公司：

R994：20m3；

R995：26.5m3；

R996：36m3；

第6頁(yè)/共49頁(yè)

美國(guó)卡特彼勒公司：

正鏟：

5130B：9～11m3；

5230B：12.5～17m3；

反鏟：

5130BME：8.5～18.3m3；

5230BME：13～27.5m3；

第7頁(yè)/共49頁(yè)

4、生產(chǎn)制造情況

日本日立公司：

EX2500：16.5m3；

EX3600：21m3；

EX5500：29m3；

EX8000：40m3；

第8頁(yè)/共49頁(yè)

日本小松公司：

PC3000：14.9m3；

PC4000：21m3；

PC5500：28m3；

PC8000：38m3；第9頁(yè)/共49頁(yè)國(guó)內(nèi)自主品牌挖掘機(jī)企業(yè)大體上可分為三類：

1）以小型挖掘機(jī)為突破口的企業(yè)，如玉柴機(jī)器和山河智能；

2）由其他產(chǎn)品滲透到挖掘機(jī)的大型企業(yè)，如柳工、廈工、徐工、臨工、福田和福建晉工、龍工、三一重工等。

3）新興的民營(yíng)小企業(yè)。第10頁(yè)/共49頁(yè)2、履帶式單斗液壓反鏟挖掘機(jī)

基本組成第11頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)工作系統(tǒng)組成：底盤（四輪一帶：驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、支重輪、托鏈輪、履帶）工作裝置（動(dòng)臂、斗桿、鏟斗）回轉(zhuǎn)裝置（回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)平臺(tái)、動(dòng)力系統(tǒng)）液壓系統(tǒng)（雙泵雙回路恒功率控制系統(tǒng)）電控系統(tǒng)（采用PLC控制，觸摸顯示屏）第12頁(yè)/共49頁(yè)第13頁(yè)/共49頁(yè)3、液壓挖掘機(jī)工作原理第14頁(yè)/共49頁(yè)第15頁(yè)/共49頁(yè)液壓鏟與機(jī)械鏟的比較1)質(zhì)量輕、生產(chǎn)能力大

斗容相同時(shí)，液壓挖掘機(jī)比機(jī)械式質(zhì)量輕40～60%，

2)挖掘力大

這是由兩種挖掘機(jī)工作

機(jī)構(gòu)的工作原理決定的：

液壓式：

鏟斗與斗桿鉸接，可相

對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，強(qiáng)制切入巖層；

機(jī)械式：

依靠撓性的鋼繩提升鏟斗來(lái)進(jìn)行挖掘；

第16頁(yè)/共49頁(yè)4、液壓挖掘機(jī)工作的特點(diǎn)

1)良好的運(yùn)動(dòng)軌跡

機(jī)械式：

近似圓弧形；

液壓式：

多自由度作業(yè)機(jī)械，通過(guò)三組油缸能沿礦層輪廓運(yùn)動(dòng)，做各種不同的直線、折線、曲線運(yùn)動(dòng)，可進(jìn)行分層開(kāi)采，鏟平、清根、松石時(shí)不用輔助設(shè)備；

2)移動(dòng)性能好

液壓獨(dú)立行走裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

緊湊，操作靈活，轉(zhuǎn)彎方便；

第17頁(yè)/共49頁(yè)

3)利用工作裝置

越過(guò)路坎或高地，運(yùn)移時(shí)自行上下運(yùn)輸設(shè)備，自救本領(lǐng)。總之，由于以上特點(diǎn)，液壓挖掘機(jī)在礦山將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，它的鏟斗運(yùn)動(dòng)自如，裝滿率比機(jī)械鏟高15%，斗齒壽命提高1.2倍；靈活的裝卸料動(dòng)作，加上較快的平臺(tái)回轉(zhuǎn)速度，縮短了作業(yè)周期時(shí)間，可得到較高的生產(chǎn)能力和較低的作業(yè)成本。第18頁(yè)/共49頁(yè)

4）、比之機(jī)械傳動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)：無(wú)級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍大(最高與最低速度之比可達(dá)1000：1)；能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(采用柱塞式油馬達(dá)，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速可低到1r/min)；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小，加減速過(guò)程較快；傳動(dòng)平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸收沖擊和振動(dòng)；操縱省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化等。由于調(diào)速范圍大，可增加挖掘力(約30％)；由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使機(jī)重減小(約減少30％以上)；由于各元件相互位置無(wú)嚴(yán)格要求，可使結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀、布置方便。因此，斗容量不大時(shí)，單斗液壓挖掘機(jī)已大量取代了機(jī)械傳動(dòng)式單斗挖掘機(jī)5）主要缺點(diǎn)：

元件的加工精度要求高、裝配要求嚴(yán)格、制造困難、維護(hù)要求高；液壓油要求高。第19頁(yè)/共49頁(yè)第二節(jié)、液壓挖掘機(jī)的工作裝置一、工作裝置概述

1-動(dòng)臂；2-動(dòng)臂液壓缸；

3-斗桿液壓缸；4-斗桿；

5-鏟斗液壓缸；6-鏟斗；

7-開(kāi)斗液壓缸；

動(dòng)臂一端鉸接在回轉(zhuǎn)平

臺(tái)上，另一端與斗桿鉸接，

斗桿另一端與鏟斗后壁鉸

接，斗后壁與斗前體鉸接；

四組液壓缸是工作裝置產(chǎn)生四個(gè)動(dòng)作：動(dòng)臂升降、斗桿升降、鏟斗轉(zhuǎn)動(dòng)、開(kāi)斗運(yùn)動(dòng)；

鏟斗由前體和后壁兩部分組成，為底卸式鏟斗，卸料時(shí)液壓缸活塞向里收縮，打開(kāi)前體。

第20頁(yè)/共49頁(yè)1、正鏟主要用于挖掘停機(jī)面以上的工作面。由于液壓挖掘機(jī)正鏟的動(dòng)臂擺幅能夠變化，因此也能挖掘停機(jī)面以下工作面的土壤。正鏟的卸土方式有兩種：前卸式和底卸式。用反鏟改成的正鏟斗只能用前卸式卸上；底卸式鏟斗靠液壓缸打開(kāi)斗底卸土以降低卸土高度，減少土對(duì)運(yùn)輸車輛的沖擊。在挖掘比較松散的物料時(shí)，正鏟斗可換裝成裝載斗。在整機(jī)重量不變的情況下，這種鏟斗的斗容量可以增加到反鏟斗容量的1.6～2倍。第21頁(yè)/共49頁(yè)2、反鏟反鏟是中、小型液壓挖掘機(jī)的主要工作裝置，主要用于基坑開(kāi)挖等停機(jī)面以下的土方工程，也可以挖停機(jī)面以上的土方工程。液壓挖掘機(jī)的挖土動(dòng)作，主要靠挖掘機(jī)動(dòng)臂、斗桿、鏟斗的自重和各工作液壓缸的推動(dòng)力，因此，它的切削力較大。第22頁(yè)/共49頁(yè)反鏟工作裝置第23頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—R994B型單斗液壓挖掘機(jī)

工作裝置

第24頁(yè)/共49頁(yè)鉸接式反鏟單斗液壓挖掘機(jī)最常用的結(jié)構(gòu)形式

動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接形成四連桿機(jī)構(gòu)或六連桿機(jī)構(gòu)（鏟斗與油缸的連接方式），在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點(diǎn)擺動(dòng)，挖成挖掘機(jī)提升和卸土等動(dòng)作。第25頁(yè)/共49頁(yè)六聯(lián)桿機(jī)構(gòu)作用：轉(zhuǎn)角優(yōu)化、使平均挖掘力大第26頁(yè)/共49頁(yè)3、鏟斗與液壓缸、斗桿的結(jié)構(gòu)型式

鏟斗與液壓缸、斗桿連接的結(jié)構(gòu)型式有四連桿機(jī)構(gòu)和六連桿機(jī)構(gòu)。其中四連桿機(jī)構(gòu)連接方式是鏟斗直接鉸接于液壓缸，使鏟斗轉(zhuǎn)角較小，工作力矩變化較大；六連桿機(jī)構(gòu)連接方式的特點(diǎn)是，在液壓缸活塞桿形成相同條件下，鏟斗可獲得較大轉(zhuǎn)角，并改善挖掘機(jī)時(shí)動(dòng)作靈活性，提高了鏟土效率。第27頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)的綜合分析

反鏟：

第28頁(yè)/共49頁(yè)A：最大挖掘高度

B：最大卸載高度

C：最大挖掘深度

F：最大挖掘距離

G：在地平面的最大挖掘距離第29頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)的綜合分析

工作裝置的改進(jìn)

強(qiáng)力三角杠桿：

第30頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—液壓挖掘機(jī)主要機(jī)構(gòu)的綜合分析

工作裝置

強(qiáng)力三角杠桿：

機(jī)構(gòu)的核心部分：

在動(dòng)臂上鉸接一個(gè)三角形杠桿，

鉸接點(diǎn)為E，三個(gè)頂點(diǎn)H、F、G分別

與鏟斗液壓缸HK、動(dòng)臂液壓缸FD、

連桿液壓缸GB鉸接，三角形杠桿既

隨動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)，又繞E點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)；

挖掘時(shí)，斗桿液壓缸LA伸出，鏟斗推出，動(dòng)臂液壓缸處于浮動(dòng)位置，斗桿向前推進(jìn)時(shí)，動(dòng)臂因自重作用下降，鏟斗相對(duì)于地面傾角不變，并作水平直線運(yùn)動(dòng)；

當(dāng)動(dòng)臂提升時(shí)，動(dòng)臂油缸伸長(zhǎng)，三角形杠桿繞E點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，鏟斗則繞J點(diǎn)相應(yīng)地反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在鏟斗油缸長(zhǎng)度不變的情況下，鏟斗對(duì)水平面角度不變，滿足平移性要求。

第31頁(yè)/共49頁(yè)二、工作裝置

1、動(dòng)臂：

動(dòng)臂是反鏟的主要部件，可分為整體式和組合式兩種。（1）整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕而剛度大，但更換的工作裝置少，通用性教差，多用于作業(yè)條件相似的挖掘機(jī)上。可分為直動(dòng)臂和彎動(dòng)臂兩種。

1）直動(dòng)臂：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單質(zhì)量輕制造方便，主要用于懸掛式挖掘機(jī)，但不能獲得較大的挖掘深度；

2）彎動(dòng)臂：目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，可獲得較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這個(gè)正符合挖掘機(jī)反鏟作業(yè)的也要。第32頁(yè)/共49頁(yè)動(dòng)臂：提升負(fù)載第33頁(yè)/共49頁(yè)整體式動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕而剛度大；缺點(diǎn)是更換的工作裝置少，通用性較差。整體式動(dòng)臂又可分為直動(dòng)臂和彎動(dòng)臂兩種。直動(dòng)臂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、制造方便，但不能獲得較大的挖掘深度，主要用于懸掛式液壓挖掘機(jī)；彎動(dòng)臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式，它可以使挖掘機(jī)有較大的挖掘深度。但降低了卸土高度，這正符合挖掘機(jī)反鏟作業(yè)的要求。第34頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—R994B型單斗液壓挖掘機(jī)

整體式動(dòng)臂

鵝頸式動(dòng)臂

彎動(dòng)臂：目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式，可獲得較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這個(gè)正符合挖掘機(jī)反鏟作業(yè)的也要

第35頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—R994B型單斗液壓挖掘機(jī)

工作裝置

2、斗桿

第36頁(yè)/共49頁(yè)三、鏟斗與鏟斗液壓缸的連接方式直接連接方式：鏟斗、斗桿與組成四連桿機(jī)構(gòu)

六連桿方式：鏟斗液壓缸通過(guò)搖桿1與連桿2與鏟斗相連

六連桿方式二：活塞桿端接于搖桿兩端之間（有更大的鏟斗轉(zhuǎn)角，但其平均挖掘力較小）得到較大的鏟斗轉(zhuǎn)角，改善機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性第37頁(yè)/共49頁(yè)斗桿結(jié)構(gòu)型式

整體式斗桿：可通過(guò)更換斗桿或設(shè)置2~4個(gè)鉸接孔來(lái)改變斗桿的長(zhǎng)度或調(diào)整鏟斗轉(zhuǎn)角。整體式斗桿的油缸布置簡(jiǎn)單，挖掘效率高，可以根據(jù)需要更換斗桿改變長(zhǎng)度。

組合式斗桿：不常用。整整體式動(dòng)臂體式動(dòng)臂第38頁(yè)/共49頁(yè)挖掘機(jī)械—2單斗液壓挖掘機(jī)—R994B型單斗液壓挖掘機(jī)

工作裝置

3、鏟斗

第39頁(yè)/共49頁(yè)鏟斗鏟斗形式、尺寸與其作業(yè)對(duì)象有很大關(guān)系。為了滿足各種挖掘作業(yè)的需要，在同一臺(tái)挖掘機(jī)上可配以多種結(jié)構(gòu)型式的鏟斗鏟斗的斗齒采用裝配式，其形式有橡膠卡銷式和螺栓連接式。大斗用于挖掘松軟的土層，小斗用于挖掘硬土和碎石。第40頁(yè)/共49頁(yè)工作裝置鏟斗與斗桿聯(lián)接銷軸與鏟斗同轉(zhuǎn)黃油注入O形圈-防塵鏟斗間隙調(diào)整第41頁(yè)/共49頁(yè)多種斗容多種用途的鏟