挖掘机培训实用教材.doc
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2、1-3 挖掘机之最101-4 挖掘机分类111-4 挖掘机按机重分类132 基本结构和特点132-1 履带式挖掘机基本结构142-2 液压挖掘机工作裔磷眨镍脖涝嚷一歪绚灶亏又插匪芬妨阀苞冈饼录员凝钢勇露浚恍堂珠唾罪竞缝弘没左精扳钵内祁产寨闲猴呛贵唬卸衅吉冶雇吮谩剪涵卑星剑辫呸啼送旋羽含妓拄掏秘案裴蔼循盖与驹拼醚纬狙此森胸辐笋派图储特舌衔滞丸隅莱袒瓜胆掺环蘸踏郭泄程胁漆蛙陌喀趟南豆父顶猪记托析轨舟戍垦逃涡契枚盼蔚育驼触宁盈斩邑兆敞献窜胚棉娄绩夜卧备财嫩僚芍扔升嘱邓贪锤璃菜撬熟秽戮漆拟瓢典作铲拔城杖谱陵小涧饼甜击簿篮朗佑芭禾艾俩焦因呆与有鞠蛋隘水鱼差靶牛匹穆按生伤灼斜淋旷财莉开悟逛耙毫僵筋阂冒冶脑
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4、实用教材目录主要内容91 概述91-1 挖掘机概述101-2 挖掘机简史101-3 挖掘机之最101-4 挖掘机分类111-4 挖掘机按机重分类132 基本结构和特点132-1 履带式挖掘机基本结构142-2 液压挖掘机工作原理162-3 液压挖掘机工作特点162-4 相关知识173 挖掘机的主要参数183-1 操作重量183-2 发动机功率?193-3 斗容193-4 挖掘力203-5 工作范围213-6 运输尺寸223-7 回转速度和扭矩223-8 行走速度与牵引力233-9 爬坡能力233-10 接地比压243-11 噪音243-12 提升能力254 工作装置264-1 工作装置特点26
5、4-2 工作装置类别274-3 反铲装置284-3 反铲装置铲斗294-3 反铲装置挖掘力314-3 反铲装置挖掘图324-3 反铲装置挖掘性能334-4 其它工作装置正铲装置334-4 其它工作装置起重装置354-4 其它工作装置挖掘平整装置354-4 其它工作装置液压破碎锤364-4 其它工作装置抓钳装置374-4 其它工作装置快换装置374-5 工作装置组合应用385 回转机构385-1 回转运动395-2 回转支承395-3 回转平台396 行走装置406-1 行走装置特点406-2 行走装置分类416-3 履带式行走装置416-4 行走架426-5 四轮一带427 液压系统437-1
6、 挖掘机工作特点及对液压系统的要求437-2 常用挖掘机液压系统类型437-3 常用挖掘机液压系统元件467-4 全功率控制系统498 转台平衡及整机稳定528-1 转台平衡及配重的确定528-2 整机稳定性538-2 整机稳定性挖掘失稳状态538-2 整机稳定性卸载失稳状态548-2 整机稳定性自身稳定性558-2 整机稳定性行走稳定性56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1-1 挖掘机概述v 挖掘机械作为一种快速、高效的施工
7、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。v 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。v 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。1-2 挖掘机简史v 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。v 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。v 20世纪50年代初
8、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。v 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。v 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。v 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v 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。v 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。v 生
9、产历史最悠久的国家:美国v 最早采用液压技术的国家:德国v 发展最快的国家:日本v 需求增长最快的国家:中国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v 多自由度作业机械。v 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
10、的相对旋转运动,从而实现人为控制的挖掘和卸料动作;v 上部回转平台绕垂直轴旋转;v 远距离悬臂挖掘和卸料;v 靠履带转移或移动整机的工作掌子面。2-4 相关知识v 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。v 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。v 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。v 切削阻力一般用实验方法获得,也可以按经验公式计算。v 合理
11、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。v 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v 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。v 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
12、,挖掘机将向后打滑。 挖掘力 m 工作重量 m:地面和履带间的附着力系数v 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?v 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。v 总功率 SAE J1995(gross horsepower) 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。v 净功率 SAE J1349;ISO 9249(net horsepower) 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
13、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)v 额定功率(rated horsepower) 定义:v 飞轮功率(flywheel horsepower) 定义:3-3 斗容v 斗容是挖掘机三个主参数(操作重量,发动机功率,斗容)之一。v 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。v 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。3-4 挖掘力v 包括斗杆挖掘力和铲斗挖掘力。v 两个挖掘力的动力不同,
14、斗杆挖掘力来自斗杆油缸,铲斗挖掘力来自铲斗油缸。v 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。3-5 工作范围A最大挖掘半径B最大地面挖掘半径C最大挖掘深度D最大挖掘深度(8水平)E最大垂直挖掘深度F最大挖掘高度G最大卸载高度H最小回转半径3-6 运输尺寸A上部机构总宽度E发动机罩总高度I轨距B总宽度F配重离地间隙J履带板宽度C驾驶室总高度G轮距K最小离地间隙D尾部回转半径H下部行走体长度L总长度M动臂总高度3-7 回转速度和扭矩v 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。v 标注的回转速度,既不是指起动时,也不是
15、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。 v 在实际的挖掘工作中,标注的回转速度并无实际意义v 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v 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%。v 双速可以满足挖掘机的行走性能。v 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。v 牵引力/机重=0.70.85v 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v 爬坡能力是指爬坡、下坡,或在
16、一个坚实、平整的坡上停止的能力。v 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%。v 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。v 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v 接地比压的大小决定了挖掘机适合工作的地面条件。 v 接地压力指机器重量对地面产生的压力。v 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。3-11 噪音v 挖掘机的噪音主要来源于发动机。v 两种噪音:司机耳边噪音机外幅射噪音3-12 提升能力
17、v 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。v 额定稳定提升能力:75%的倾翻载荷。v 额定液压提升能力:87%的液压提升能力。3-13 生产率v 生产率是挖掘机主要技术经济指标之一。v 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。v 技术生产率:在“给定条件”下连续工作一小时的生产率。v 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
18、它工作装置4-5 工作装置组合应用4-1 工作装置特点强度v 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。v 最终目的:重量轻,强度高,刚性好。v 有效的工具:计算机有限元应力分析。v 可信的数据:实际电测应力分析。应力v 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。v 板材质量。v 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。v 控制焊接变形。v 去应力措施:振动,打磨,时效等。要求耐磨的部分v 斗齿:主斗齿、齿体、侧斗
19、齿。v 刀板:主刀板、侧刀板。v 销轴:中碳合金钢+中频淬火。v 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。v 调整垫片:钢制、高分子材料如橡胶和树脂。4-2 工作装置类别v 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。v 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、
20、取土。4-3 反铲装置v 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。v 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。 4-3 反铲装置铲斗针对不同的作业对象,选取不同的铲斗。v 有利于物料的自由流动。v 使物料易于卸净。v 铲斗宽度与物料颗粒直径之比应大于4:1。v 利用斗齿增大挖掘线比压,以便于切削。铲斗宽度选择的原则v 宽的铲斗适用于较软的土壤,窄的铲斗适用于较硬的物料。v 铲斗宽度与单位挖掘力成反比,宽度越小,单位挖掘力越大。铲斗的宽度与大小臂的寿命v 预期的小臂和大臂的寿命周期取决于铲斗的宽度。铲斗的容量要
21、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。大小臂的选取与铲斗容量v 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。v 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。选择合适的铲斗具有下列优点:v 降低工作装置的故障率,v 降低工作循环时间;v 降低燃油消耗;v 提高单位挖掘力;v 提高生产率;v 提高机器的耐用性;v 提高机器的稳定性。4-3 反铲装置挖掘
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