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1、液压单斗挖掘机液压单斗挖掘机第一节、概述第一节、概述挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机 1 1 1 1、用途和类型、用途和类型、用途和类型、用途和类型 基于机械式挖掘机发展而来，与机械式的主要区别在基于机械式挖掘机发展而来，与机械式的主要区别在于传动和控制装置不同：于传动和控制装置不同：机械式机械式机械式机械式：利用齿轮、链轮、钢绳、皮带等来传递动力；利用齿轮、链轮、钢绳、皮带等来传递动力；液压式液压式液压式液压式：采用容积式液压传动来传递动力，由液压泵、液压马采用容积式液压传动来传递动力，由液压泵、液压马达、液压缸、控制阀、油管等元件组成；达、液压缸、控制阀、油管等元件组成
2、；也属于间断式作业设备工作循环：也属于间断式作业设备工作循环：挖掘挖掘满斗提升满斗提升回转回转卸载卸载返回；返回；挖掘机械挖掘机械单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机概述概述 用途用途用途用途：除矿山外，广泛用于建筑、交通、水利的工程；除矿山外，广泛用于建筑、交通、水利的工程；类型类型类型类型：通用型、专用型；：通用型、专用型；通用型：通用型：工作装置以反铲为主，可以换装正铲、抓斗、装载、工作装置以反铲为主，可以换装正铲、抓斗、装载、起重、推土等作业装置，行走方式有履带式、轮胎式、汽起重、推土等作业装置，行走方式有履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式、拖式，斗容量较小；车式、悬挂式、拖式，斗容量较小；专用型
3、：专用型：主要用于矿山（矿用液压挖掘机），工作装置多见正主要用于矿山（矿用液压挖掘机），工作装置多见正铲或装载，也有反铲，大多采用履带行走装置。铲或装载，也有反铲，大多采用履带行走装置。当前挖掘机水平及发展动向当前挖掘机水平及发展动向当前挖掘机水平及发展动向当前挖掘机水平及发展动向 美国特雷克斯美国特雷克斯美国特雷克斯美国特雷克斯-O&K-O&K-O&K-O&K公司公司公司公司：RH40-E RH40-E：102102106t106t，477KW 477KW，7.0m 7.0m3 3；RH70 RH70：122t 122t，522KW 522KW，7.2m 7.2m3 3，反铲；反铲；RH90
4、-C RH90-C：170t 170t，760KW 760KW，10.0m 10.0m3 3；RH120-E RH120-E：283t 283t，1008KW1008KW，15.0m 15.0m3 3；RH170 RH170：374t 374t，1492KW1492KW，18.0m 18.0m3 3；RH200 RH200：525t 525t，1880KW1880KW，26.0m 26.0m3 3；RH340 RH340：552t 552t，1880/2240KW1880/2240KW，34.0m 34.0m3 3；RH400 RH400：1000t 1000t，3280KW3280KW，45
5、.045.050.0m50.0m3 3；挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机概述概述 德国利勃海尔公司德国利勃海尔公司：R994：20m3；R995：26.5m3；R996：36m3；美国卡特彼勒公司美国卡特彼勒公司美国卡特彼勒公司美国卡特彼勒公司：正铲正铲正铲正铲：5130B 5130B：9 911m11m3 3；5230B 5230B：12.512.517m17m3 3；反铲反铲反铲反铲：5130B ME 5130B ME：8.58.518.3m18.3m3 3；5230B ME 5230B ME：131327.5m27.5m3 3；4 4、生产制造情况、生产制造情况 日本
6、日立公司日本日立公司：EX2500：16.5m3；EX3600：21m3；EX5500：29m3；EX8000：40m3；国内自主品牌挖掘机企业大体上可分为三类：国内自主品牌挖掘机企业大体上可分为三类：1 1）以小型挖掘机为突破口的企业，如玉柴机器和山河智能；）以小型挖掘机为突破口的企业，如玉柴机器和山河智能；2 2）由其他产品渗透到挖掘机的大型企业，如柳工、厦工、徐工、临工、福田和福建晋工、）由其他产品渗透到挖掘机的大型企业，如柳工、厦工、徐工、临工、福田和福建晋工、龙工、三一重工等。龙工、三一重工等。3 3）新兴的民营小企业。）新兴的民营小企业。2、履带式单斗液压反铲挖掘机、履带式单斗液压
7、反铲挖掘机基本组成基本组成液压铲与机械铲的比较液压铲与机械铲的比较n n1)1)质量轻、生产能力大质量轻、生产能力大 斗容相同时，液压挖掘机比机械式质量轻斗容相同时，液压挖掘机比机械式质量轻404060%60%，2)2)挖掘力大挖掘力大 这是由两种挖掘机工作这是由两种挖掘机工作机构的工作原理决定的：机构的工作原理决定的：液压式：液压式：铲斗与斗杆铰接，可相铲斗与斗杆铰接，可相对转动，强制切入岩层；对转动，强制切入岩层；机械式：机械式：依靠挠性的钢绳提升铲斗来进行挖掘；依靠挠性的钢绳提升铲斗来进行挖掘；3)利用工作装置 越过路坎或高地，运移时自行上下运输设备，自救本领。总之，由于以上特点，液压挖
8、掘机在矿山将得到越来越广泛的应用，它的铲斗运动自如，装满率比机械铲高15%，斗齿寿命提高1.2倍；灵活的装卸料动作，加上较快的平台回转速度，缩短了作业周期时间，可得到较高的生产能力和较低的作业成本。nn 4 4）、）、比之机械传动有许多优点：无级调速且调速范围大比之机械传动有许多优点：无级调速且调速范围大(最高与最低最高与最低速度之比可达速度之比可达10001000：1 1)；能得到较低的稳定转速；能得到较低的稳定转速(采用柱塞式油马达，采用柱塞式油马达，稳定转速可低到稳定转速可低到1r/min1r/min)；转动惯量较小，；转动惯量较小，加减速过程较快加减速过程较快；传动平；传动平稳，结构简
9、单，吸收冲击和振动；操纵省力，易实现自动化控制；易稳，结构简单，吸收冲击和振动；操纵省力，易实现自动化控制；易实现标准化、通用化、系列化等。实现标准化、通用化、系列化等。n n由于调速范围大，可增加挖掘力由于调速范围大，可增加挖掘力(约约3030)；由于结构简单，使机重减；由于结构简单，使机重减小小(约减少约减少3030以上以上)；由于各元件相互位置无严格要求，可使结构紧；由于各元件相互位置无严格要求，可使结构紧凑、外形美观、布置方便。凑、外形美观、布置方便。n n因此，斗容量不大时，单斗液压挖掘机已因此，斗容量不大时，单斗液压挖掘机已大量取代大量取代了机械传动式单斗了机械传动式单斗挖掘机挖掘
10、机n n5 5）主要缺点：）主要缺点：元件的加工精度要求高、装配要求严格、制造困难、维护要求高；元件的加工精度要求高、装配要求严格、制造困难、维护要求高；液压油要求高。液压油要求高。第二节、液压挖掘机的工作装置n n一、一、一、一、工作装置概述工作装置概述工作装置概述工作装置概述1-1-动臂；动臂；2-2-动臂液压缸；动臂液压缸；3-3-斗杆液压缸；斗杆液压缸；4-4-斗杆；斗杆；5-5-铲斗液压缸；铲斗液压缸；6-6-铲斗；铲斗；7-7-开斗液压缸；开斗液压缸；动臂一端铰接在回转平动臂一端铰接在回转平台上，另一端与斗杆铰接，台上，另一端与斗杆铰接，斗杆另一端与铲斗后壁铰斗杆另一端与铲斗后壁铰
11、接，斗后壁与斗前体铰接；接，斗后壁与斗前体铰接；四组液压缸是工作装置产生四个动作：动臂升降、斗杆升降、铲斗转动、四组液压缸是工作装置产生四个动作：动臂升降、斗杆升降、铲斗转动、开斗运动；开斗运动；铲斗由前体和后壁两部分组成，为底卸式铲斗，卸料时液压缸活塞向里收铲斗由前体和后壁两部分组成，为底卸式铲斗，卸料时液压缸活塞向里收缩，打开前体。缩，打开前体。1 1、正铲、正铲、正铲、正铲n n主主要要用用于于挖挖掘掘停停机机面面以以上上的的工工作作面面。由由于于液液压压挖挖掘掘机机正正铲铲的的动动臂臂摆摆幅幅能能够够变变化化，因因此此也也能能挖挖掘掘停停机面以下工作面的土壤。机面以下工作面的土壤。n
12、n正正铲铲的的卸卸土土方方式式有有两两种种：前前卸卸式式和和底底卸卸式式。用用反反铲铲改改成成的的正正铲铲斗斗只只能能用用前前卸卸式式卸卸上上；底底卸卸式式铲铲斗斗靠靠液液压压缸缸打打开开斗斗底底卸卸土土以以降降低低卸卸土土高高度度，减减少少土土对运输车辆的冲击。对运输车辆的冲击。n n在在挖挖掘掘比比较较松松散散的的物物料料时时，正正铲铲斗斗可可换换装装成成装装载载斗斗。在在整整机机重重量量不不变变的的情情况况下下，这这种种铲铲斗斗的的斗斗容容量可以增加到反铲斗容量的量可以增加到反铲斗容量的1.61.62 2倍。倍。2 2、反铲反铲反铲反铲n n反铲是中、小型液压挖掘机的主要工作装置，主要用
13、于基坑开挖等停机面以下的土方工程，也可以挖停机面以上的土方工程。n n液压挖掘机的挖土动作，主要靠挖掘机动臂、斗杆、铲斗的自重和各工作液压缸的推动力，因此，它的切削力较大。挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机R994BR994B型单斗液压挖掘机型单斗液压挖掘机 工作装置铰接式反铲单斗液压挖掘机最常用的结构形式铰接式反铲单斗液压挖掘机最常用的结构形式动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接形成四连杆机构或六连杆机构动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接形成四连杆机构或六连杆机构（铲斗与油缸的连接方式），在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，（铲斗与油缸的连接方式），在液压缸的作用下各部件绕铰
14、接点摆动，挖成挖掘机提升和卸土等动作。挖成挖掘机提升和卸土等动作。六联杆机构n n作用：转角优化、使平均挖掘力大作用：转角优化、使平均挖掘力大挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析液压挖掘机主要机构的综合分析反铲：A：最大挖掘高度：最大挖掘高度B：最大卸载高度：最大卸载高度C：最大挖掘深度：最大挖掘深度F：最大挖掘距离：最大挖掘距离G：在地平面的最：在地平面的最 大挖掘距离大挖掘距离挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析液压挖掘机主要机构的综合分析工作装置工作装置强力三角杠杆强力三角杠杆强力三角杠杆强力三角杠杆
15、：机构的核心部分：机构的核心部分：在动臂上铰接一个三角形杠杆，在动臂上铰接一个三角形杠杆，铰接点为铰接点为E E，三个顶点，三个顶点H H、F F、G G分别分别与铲斗液压缸与铲斗液压缸HKHK、动臂液压缸、动臂液压缸FDFD、连杆液压缸连杆液压缸GBGB铰接，三角形杠杆既铰接，三角形杠杆既随动臂运动，又绕随动臂运动，又绕E E点转动；点转动；挖掘时，斗杆液压缸挖掘时，斗杆液压缸LALA伸出，铲斗推出，动臂液压缸处于浮动位伸出，铲斗推出，动臂液压缸处于浮动位置，斗杆向前推进时，动臂因自重作用下降，铲斗相对于地面倾角置，斗杆向前推进时，动臂因自重作用下降，铲斗相对于地面倾角不变，并作水平直线运动
16、；不变，并作水平直线运动；当动臂提升时，动臂油缸伸长，三角形杠杆绕当动臂提升时，动臂油缸伸长，三角形杠杆绕E E点顺时针转动，点顺时针转动，铲斗则绕铲斗则绕J J点相应地反时针转动，在铲斗油缸长度不变的情况下，点相应地反时针转动，在铲斗油缸长度不变的情况下，铲斗对水平面角度不变，满足平移性要求。铲斗对水平面角度不变，满足平移性要求。二、工作装置1、动臂：动臂是反铲的主要部件，可分为整体式和组合式两种。动臂是反铲的主要部件，可分为整体式和组合式两种。（1 1）整体式动臂）整体式动臂 结构简单，质量轻而刚度大，但更换的工作装置少，通结构简单，质量轻而刚度大，但更换的工作装置少，通用性教差，多用于作
17、业条件相似的挖掘机上。用性教差，多用于作业条件相似的挖掘机上。可分为直动臂和可分为直动臂和弯动臂弯动臂两种。两种。1 1）直动臂：结构简单质量轻制造方便，主要用于悬挂式）直动臂：结构简单质量轻制造方便，主要用于悬挂式挖掘机，但不能获得较大的挖掘深度；挖掘机，但不能获得较大的挖掘深度；2 2）弯动臂：目前应用最广泛的结构形式，可获得较大的）弯动臂：目前应用最广泛的结构形式，可获得较大的挖掘深度，但降低了卸土高度，这个正符合挖掘机反铲挖掘深度，但降低了卸土高度，这个正符合挖掘机反铲作业的也要。作业的也要。动臂：提升负载动臂：提升负载整体式动臂整体式动臂n n结构简单，质量轻而刚度大；结构简单，质量
18、轻而刚度大；n n缺点是更换的工作装置少，通用性较差。缺点是更换的工作装置少，通用性较差。n n整体式动臂又可分为直动臂和弯动臂两种。整体式动臂又可分为直动臂和弯动臂两种。n n直直动动臂臂结结构构简简单单、质质量量轻轻、制制造造方方便便，但但不不能能获获得得较较大大的的挖挖掘掘深深度度，主主要要用用于于悬悬挂挂式液压挖掘机；式液压挖掘机；n n弯弯动动臂臂是是目目前前应应用用最最广广泛泛的的结结构构型型式式，它它可可以以使使挖挖掘掘机机有有较较大大的的挖挖掘掘深深度度。但但降降低低了了卸卸土土高高度度，这这正正符符合合挖挖掘掘机机反反铲铲作作业业的的要求。要求。挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液
19、压挖掘机单斗液压挖掘机R994BR994B型单斗液压挖掘机型单斗液压挖掘机整体式动臂整体式动臂整体式动臂整体式动臂 鹅颈式动臂弯动臂：目前应用最广泛的结弯动臂：目前应用最广泛的结构形式，可获得较大的挖掘深构形式，可获得较大的挖掘深度，但降低了卸土高度，这个度，但降低了卸土高度，这个正符合挖掘机反铲作业的也要正符合挖掘机反铲作业的也要挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机R994BR994B型单斗液压挖掘机型单斗液压挖掘机 工作装置2、斗杆 三、铲斗与铲斗液压缸的连接方式三、铲斗与铲斗液压缸的连接方式直接连接方式：铲斗、斗杆与组成四连杆机构 六连杆方式：铲斗液压缸通过摇杆1与连杆2
20、与铲斗相连 六连杆方式二：活塞杆端接于摇杆两端之间（有更大的铲斗转角，但其平均挖掘力较小）得到较大的得到较大的铲斗转角，铲斗转角，改善机构的改善机构的传动传动特性特性斗杆结构型式斗杆结构型式整体式斗杆：可通过更换斗杆或设置整体式斗杆：可通过更换斗杆或设置2424个铰接孔来改变斗杆的长度或调整铲斗个铰接孔来改变斗杆的长度或调整铲斗转角。整体式斗杆的油缸布置简单，挖掘效率高，可以根据需要更换斗杆改变长转角。整体式斗杆的油缸布置简单，挖掘效率高，可以根据需要更换斗杆改变长度。度。组合式斗杆：不常用。组合式斗杆：不常用。整整体式动臂体式动臂挖掘机械挖掘机械2 2 单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机R994B
21、R994B型单斗液压挖掘机型单斗液压挖掘机 工作装置 3、铲斗铲斗铲斗n n铲斗形式、尺寸与其作业对象有很大关系。铲斗形式、尺寸与其作业对象有很大关系。为了满足各种挖掘作业的需要，在同一台为了满足各种挖掘作业的需要，在同一台挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗n n铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡销式和螺栓连接式。销式和螺栓连接式。n n大斗用于挖掘松软的土层，小斗用于挖掘大斗用于挖掘松软的土层，小斗用于挖掘硬土和碎石。硬土和碎石。工作装置铲斗与斗杆联接销轴与铲斗同转黄油注入O形圈-防尘铲斗间隙调整多种斗容多种用途的铲斗多种斗
22、容多种用途的铲斗岩石斗反铲斗驱逐铲撕裂铲撕裂齿清沟铲各种铲斗各种铲斗铲斗1 1）铲斗的纵向剖面应适应挖掘过程各种物料在斗中）铲斗的纵向剖面应适应挖掘过程各种物料在斗中运动规律有利于物料的流动，使装土阻力最小，运动规律有利于物料的流动，使装土阻力最小，有利于将铲斗充满。有利于将铲斗充满。2)2)装设斗齿，以增大铲斗对挖掘物料的线压比，具装设斗齿，以增大铲斗对挖掘物料的线压比，具有较小单位切屑阻力，便于切入及破碎土壤。斗有较小单位切屑阻力，便于切入及破碎土壤。斗齿应耐磨、易更换。齿应耐磨、易更换。3 3）为使装进铲斗的物料不易掉出，斗宽与物料直径）为使装进铲斗的物料不易掉出，斗宽与物料直径之比应大
23、于之比应大于4 4：1 14 4）物料易于卸净，缩短装载时间，并提高铲斗有效）物料易于卸净，缩短装载时间，并提高铲斗有效容积。容积。主动挖掘力主动挖掘力n n主动挖掘力主动挖掘力主动挖掘力主动挖掘力=工作装置油缸的推力工作装置油缸的推力工作装置油缸的推力工作装置油缸的推力相应的杠杆比相应的杠杆比相应的杠杆比相应的杠杆比杠杆杠杆杠杆杠杆机构效率机构效率机构效率机构效率n n其中工作装置油缸的推力与下列因素相关：液压系统压力、其中工作装置油缸的推力与下列因素相关：液压系统压力、其中工作装置油缸的推力与下列因素相关：液压系统压力、其中工作装置油缸的推力与下列因素相关：液压系统压力、回油背压、油缸本身
24、的效率等回油背压、油缸本身的效率等回油背压、油缸本身的效率等回油背压、油缸本身的效率等n n最大挖掘力最大挖掘力:铲斗齿尖的运动轨迹的切线方向上所产生挖掘力的最铲斗齿尖的运动轨迹的切线方向上所产生挖掘力的最大值；大值；动臂位于动臂液压缸对动臂位于动臂液压缸对铰点铰点C C有最大作用力，有最大作用力，臂臂rBmaxrBmax处斗杆液压缸处斗杆液压缸作用力臂最大，这时作用力臂最大，这时F F、QQ、V V共线，或铲斗位于共线，或铲斗位于发挥最大挖掘力位置。发挥最大挖掘力位置。影响挖掘力发挥的因素影响挖掘力发挥的因素n n动臂油缸的闭锁能力动臂油缸的闭锁能力动臂油缸的闭锁能力动臂油缸的闭锁能力n n用铲斗挖掘时，斗杆油缸用铲斗挖掘时，斗杆油缸用铲斗挖掘时，斗杆油缸用铲斗挖掘时，斗杆油缸的闭锁能力的闭锁能力的闭锁能力的闭锁能力n n用斗杆挖掘时，铲斗油缸用斗杆挖掘时，铲斗油缸用斗杆挖掘时，铲斗油缸用斗杆挖掘时，铲斗油缸的闭锁能力的闭锁能力的闭锁能力的闭锁能力n n整机与地面的附着能力整机与地面的附着能力整机与地面的附着能力整机与地面的附着能力n n整机向前倾翻的可能性整机向前倾翻的可能性整机向前倾翻的可能性整机向前倾翻的可能性n n整机向后倾翻的可能性整机向后倾翻的可能性整机向后倾翻的可能性整机向后倾翻的可能性结束