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1、工程机械设计铲运机第1页，本讲稿共31页第一节 铲运机的用途n铲运机是一种利用装在前后轮轴之间的铲运斗，在行进中进行铲装、运输和铺卸等作业的机械。n还可以用来平整土壤和对土壤进行压实。n具有高速、长距离、大容量运土能力。n铲运机可以挖铲包括类土在内的土壤。为了提高铲运机作业效率，应从类、类土起，将土壤预松。n为了较快地装满铲斗，需用推土机助铲来增加牵引力。n铲运机可用以从两侧取土坑取土建筑路堤、开挖路堑并将土壤运送到路堤、建筑堤坝、开沟、完成剥离工程、土壤改良工程和灌溉工程，以及压实铺到路堤上的土壤.n特别适合于大量土方和大面积基坑填挖的工程，但不适合于土壤中含有石块、杂物的场合以及深度挖掘的
2、作业。第2页，本讲稿共31页第二节 铲运机的分类n铲运机一般按以下特点来分类：n1按铲斗容量n(1)小容量 5m3以下；n(2)中等容量 515m3；n(3)大容量 15m3。n2按行走方式n(1)拖式拖式：本身没有行走动力，需借助牵引车牵引来进行作业。又分为：单轴单轴：铲运机自重和斗中土的重量部分通过牵引装置传至牵引车；双轴双轴：牵引车不承受铲运机自重和斗中土的重量。第3页，本讲稿共31页第二节 铲运机的分类n(2)自行式自行式：本身具有行走动力；n1)按发动机数可分为：单发动机单发动机；双发动机双发动机。n2)按轴数可分为：n二轴式二轴式以专用单轴牵引车为动力；n三轴式三轴式以专用双轴牵引
3、车为动力。n3按行走装置形式(1)轮式铲运机；(2)履带式铲运机；n4按装土方式 (1)开斗装载式；(2)链板装载式；n5按铲斗操纵方式 (1)钢丝绳式；(2)液压式；n6按卸土方式 (1)自由卸土式 (2)半强制卸土式 (3)强制卸土式。第4页，本讲稿共31页第三节 结构和工作原理n液压操纵自行轮胎式铲运机国产国产CL7型自行式铲运机型自行式铲运机。n铲斗容量为79m3，由铲斗车和低压轮胎牵引车两部分组成，采用液力变矩器、液压换挡行星轮变速箱、液压转向和车轮蹄式内胀式气制动。第5页，本讲稿共31页国产国产CL7型自行式铲运机型自行式铲运机n铲斗车：铲斗车：n由辕架5、铲斗8、尾架11、单轴后
4、轮10和液压缸6、9组成，采用液压操纵；n辕架呈拱形，由立轴与牵引车的中央枢架3相连，铲斗车与牵引车可以相对摆动20，以适应在不平地面上的作业；n铲斗后壁可以前移，以实现强制卸土。下降和铲土依靠提斗液压缸6，斗门的开闭依靠斗门液压缸9。后壁强制卸土依靠卸土液压缸。第6页，本讲稿共31页国产国产CL7型自行式铲运机型自行式铲运机n牵引车：牵引车：n牵引车采用液力传动，其变矩器为双导轮液力变矩器。变矩器泵轮和涡轮之间装有闭锁离合器，可直接输出动力。n牵引车转向采用全液压整体转向，由转向液压缸和拉杆推动而转动，牵引车可相对铲斗车左右转动90。n传动系统：液力变矩器必要时由动力直接输出，不需变矩；变速
5、箱采用液压换挡。第7页，本讲稿共31页国产国产CL7型自行式铲运机型自行式铲运机nCL7型铲运机适合于开挖13级土壤，运距为8003500 m的大型土方工程。n如运距为8001500 m(经济运距)，铲削时常用一台58.874kW(80100 HP)功率的履带式推土机或117kw(160HP)功率的轮胎式推土机助铲，一台助铲机可服务于3台铲运机。n如运距为15003500 m时，一台助铲机可服务于5台铲运机。第8页，本讲稿共31页第三节 结构和工作原理n美国美国CATERPILAR公司公司:637E型双发动机全轮驱动自行式铲型双发动机全轮驱动自行式铲运机运机第9页，本讲稿共31页637E型双发
6、动机全轮驱动自行式铲运机型双发动机全轮驱动自行式铲运机n垂直铰:允许牵引车相对于拱架向左右转90度，使转弯半径尽可能小。n纵向水平铰：使牵引车可绕水平铰轴线相对于拱架左右摆动各1520度，以保证铲运机在不平地面作业时四轮可同时着地。n缓冲油缸的大腔与氮蓄能器相通连，则有一定的使整机减振的性能，这种结构亦称弹性转向枢架。n油缸大腔闭锁，则前后转向枢架可视为一体，也就相当于一刚性转向枢架。第10页，本讲稿共31页履带自行式铲运机n斗容量4m3；辅助推土板；n铲运斗的安装（两个起升液压缸连通）；第11页，本讲稿共31页履带自行式铲运机n与轮胎式比较，此机附着牵引力大。且随着土壤装入铲斗而增加附着重量
7、；n接地比压低，纵向尺寸小，作业灵活，进退均可卸土，可填深沟。n因发动机布置较高，也可涉水作业。n但因铲运斗宽度受履带的限制，一般用于斗容7m3以下的小型铲运机。n履带式铲运机前面的辅助推土板转下来，还可用作推土机。因此。履带式自行式铲运机亦称铲运推土机。n履带式铲运机的品种、数量远比轮胎式的少。第12页，本讲稿共31页推挽结构助铲n为了克服铲装时的切土阻力和装土阻力峰值：n推土机助铲；双发动机；n加装后发动机可以提高附着牵引力。装土时，可使前后发动机共同工作。即使如此，因受轮胎与地面间附着系数所限，又不希望装土距离与装土时间过长，双发动机式装土时也经常使用推土机助铲。n为了不用推土机以节省费
8、用，在这种全轮驱动铲运机前端和后端加装推挽机构，构成双发动机式推挽式自行式铲运机，两台联合作业。n装土时，推挽机构结合，两台连挂，前拉后推，先后装满。装满后，推挽机构脱开，两台各自运行、卸载、返回。第13页，本讲稿共31页推挽结构助铲第14页，本讲稿共31页链板装载式自行铲运机n在铲斗前部切土刀片上方安装链板升送装置，用以将刀片铲起的土刮入斗内，以加速装土过程，降低装土阻力（可降低为不用链板时的2/3），可不用推土机助铲；n适用于土壤含石块小、粘结性小、工作量小的场合，可以减少作业的机械数量；n因前方斜置链板，抽底式卸土；第15页，本讲稿共31页链板装载式自行铲运机n链板传动：液压式，机械式，
9、从主发动机分出功率，或专用发动机；n同生产率下，动力装置的重量和功率要高1820；n升送机有34级速度，但还是不能和土壤开挖情况协调准确，致使装土时要多花费1030的时间；n优点：可铲挖固定厚度的薄层土壤，对于平整作业和清理作业很重要。发动机负荷均匀。第16页，本讲稿共31页第四节 主参数和经济意义n铲运机以铲斗容量(m3)作为主要技术参数，反映其工作能力。n现代常用的铲运机铲斗容量多为735m3。n当运距在1005000m之间，施工作业面又较平坦时，以采用铲运机施工最为经济。n苏联著名的挖掘机专家顿勃洛夫斯基在其专文铲运机广阔的道路中指出，一台10m3的自行式铲运机可以完成一台1m3单斗挖掘
10、机和与之配套的四台载重量10t、自重9t的自卸汽车的工作量。第17页，本讲稿共31页第四节 主参数和经济意义n铲运机完成了挖、装、运、卸、铺平、压实等土方工程的全部作业工序；n在土方运距与土壤条件适宜时，具有人员占用少、总的机器重量轻，即总油料消耗量少、施工组织较简单等多方面的优点，比挖掘机配合汽车施工占有一定优势。n如1977年，在山西阳泉铁路站施工中，同时由两个机械筑路队协同完成土方工程，一个主要采用1m3单斗机械式挖掘机配以解放牌自卸汽车施工，一个主要采用68m3拖式铲运机施工，二者完成的土方的核算成本之比超过二比一，铲运机施工要经济得多。第18页，本讲稿共31页第五节 铲运机的悬架与连
11、接n为了作业稳定：底盘多采用刚性悬架；n运行时，只靠轮胎的弹性缓和地面的冲击。n油气式弹性悬架的出现，解决了这一矛盾；n60年代以来，出现了两种典型的结构：n小松：弹性悬架；nCAT：弹性转向枢架；n另外，小松在牵引车和转向枢架之间的连接上，独创了一种四连杆机构。第19页，本讲稿共31页第五节 铲运机的悬架与连接n一、弹性悬架一、弹性悬架n油气式弹性悬架：小松WS162型；Terex S24B型。悬挂操纵阀悬挂操纵阀蓄能器蓄能器锁定阀锁定阀气缸气缸悬挂油缸悬挂油缸水平控制阀水平控制阀悬臂悬臂车架车架D：接贮气筒：接贮气筒C：接油箱：接油箱A：接油泵：接油泵B：接蓄能器：接蓄能器WS16-2WS
12、16-2型自行式铲运机牵引车悬挂型自行式铲运机牵引车悬挂第20页，本讲稿共31页第五节 铲运机的悬架与连接n1、悬挂锁定功能、悬挂锁定功能n2、水平控制功能、水平控制功能n此弹性悬架使其缓冲减振性能改善，使行驶平稳、速度提高，最高车速提高到60km/h；n作业时离地高度保持不变(有利于降低操作人员的疲劳)；n从而作业循环时间缩短，轮胎寿命延长，驾驶员也比较舒适。n而在装土时，铲运机又可变换到刚性悬架方式以防止摇摆。第21页，本讲稿共31页第五节 铲运机的悬架与连接n二、弹性转向枢架二、弹性转向枢架n减振式连接：CAT公司。自行式铲运机减振式连接装置自行式铲运机减振式连接装置第22页，本讲稿共3
13、1页第五节 铲运机的悬架与连接n三、连接三、连接第23页，本讲稿共31页铲运机外形图第24页，本讲稿共31页CTY8拖式铲运机第25页，本讲稿共31页链板装载式第26页，本讲稿共31页钢丝绳操纵式n钢丝绳操纵式铲运机是通过滑轮绳组操纵，依靠铲斗自重切土。n所以切土深度较浅，对硬土铲切较慢；因而延长了装载路程，影响了铲运生产效率；n同时斗门不易关严导致沿途漏土，钢绳也易磨损，故这种铲运机已趋于淘汰。第27页，本讲稿共31页液压操纵式n液压操纵式铲运机采用液压系统操纵铲斗的升降、斗门的开关及卸土动作。n其优点是操作灵活方便，结构简单，动作平稳，并能使铲刀强制切土。第28页，本讲稿共31页卸土方式n
14、自由式卸土铲运机利用整体铲斗前翻转动，使斗底倾角大于所卸土壤自然休止角和土壤与斗底、斗壁的摩擦角，土壤在自重作用下自由卸出。这种卸土方式适用于卸干燥、松散的土壤，消耗功率最小，仅用于小型铲运机。n半强制式卸土铲运机铲斗侧壁固定，卸土时，后壁与斗底一起倾翻，将土壤强制向前推移、上升，当上升到一定倾角时，借助于土壤自重而倒出。这种卸土方式适应性较强，可使两侧壁上的粘土清除干净，但消耗功率也较大。n强制式卸上铲运机铲斗的后壁为一块可沿水平导轨移动的推板，后壁在动力作用下向前移动，铲斗中的土壤被强制推出铲斗。这种卸土方式卸土干净，适用粘土、湿土的铲运。其卸土消耗功率大。第29页，本讲稿共31页传动系统简图第30页，本讲稿共31页推土机作助铲机第31页，本讲稿共31页