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1、露 天 采 掘 机 械绪论要求要求：1、露天矿用钻孔机械钻孔机械的穿孔原理、结构、工作参数；2、机械式单斗挖掘机机械式单斗挖掘机的基本结构和工作原理、主要参数计算；3、单斗液压挖掘机单斗液压挖掘机的基本结构和工作原理；4、拉斗铲拉斗铲的基本结构和工作原理、作业方式和参数；5、轮斗挖掘机轮斗挖掘机的基本结构和工作原理、作业方式与作业参数、主要参数计算；6、推土机、铲运机、平地机、前装机、排土机、破推土机、铲运机、平地机、前装机、排土机、破碎机、露天采矿机碎机、露天采矿机等其它机械的基本结构和工作原理。挖掘机械2 单斗液压挖掘机一、概述1 1、用途和类型、用途和类型 基于机械式挖掘机发展而来，与机
2、械式的主要区别在于传动和控制装置不同：机械式机械式：利用齿轮、链轮、钢绳、皮带等来传递动力；液压式液压式：采用容积式液压传动来传递动力，由液压泵、液压马达、液压缸、控制阀、油管等元件组成；工作循环：挖掘满斗提升回转卸载返回；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述1 1、用途和类型、用途和类型 用途用途：除矿山外，广泛用于建筑、交通、水利的工程；类型类型：通用型、专用型；通用型：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、汽车式、悬挂式、拖式，斗容量较小；专用型：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。挖掘
3、机械2 单斗液压挖掘机概述2 2、组成和工作原理、组成和工作原理 组成：工作装置、回转装置、行走装置；1)工作装置工作装置：铲斗、斗杆、动臂及相应油缸；2)回转装置回转装置：动力装置、回转支承、操作机构、辅助设备；3)行走装置行走装置：底盘、履带架、履带传动装置、张紧装置等。1铲斗；2斗杆；3动臂；4、5、6、7液压缸；8发动机；9液压泵；10安全阀；11分配阀；12油箱 工作装置；回转装置；行走装置挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述2 2、组成和工作原理、组成和工作原理 工作原理：柴油机驱动液压泵，将高压油通过分配阀送到各液压缸和液压马达（4、5、6、7），即可驱动相应的机构进行工作：4-动臂升
4、降；5-斗杆收放；6-铲斗转动；7-斗底开闭；为缩短循环时间，可实现上述两种或多种动作的复合。挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述3 3、单斗液压挖掘机的特点、单斗液压挖掘机的特点 1)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4060%，2)挖掘力大 这是由两种挖掘机工作机构的工作原理决定的：液压式：铲斗与斗杆铰接，可相对转动，强制切入岩层；机械式：依靠挠性的钢绳提升铲斗来进行挖掘；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述3 3、单斗液压挖掘机的特点、单斗液压挖掘机的特点 3)良好的运动轨迹 机械式：近似圆弧形；液压式：能沿矿层轮廓运动，做各种不同的直线、折线、曲线运动，可进行分层开采，铲平、
5、清根、松石时不用辅助设备；4)移动性能好 液压独立行走装置，结构简单紧凑，操作灵活，转弯方便；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述3 3、单斗液压挖掘机的特点、单斗液压挖掘机的特点 5)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。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；液压油要求高。挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况
6、、生产制造情况 1954年，德马克公司生产出第一台液压挖掘机；1961年，OH公司生产出第1台全液压挖掘机；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 美国特雷克斯美国特雷克斯-O&K-O&K公司公司：RH40-E：102106t，477KW，7.0m3；RH70：122t，522KW，7.2m3，反铲；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；RH40
7、0：1000t，3280KW，45.050.0m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 德国德马格公司德国德马格公司：H255：13m3；H455：28m3；H685：38m3；H740：40m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 德国利勃海尔公司德国利勃海尔公司：R994：20m3；R995：26.5m3；R996：36m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 美国卡特彼勒公司美国卡特彼勒公司：正铲正铲：5130B：911m3；5230B：12.517m3；反铲反铲：5130B ME：8.518.3m
8、3；5230B ME：1327.5m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 日本日立公司日本日立公司：EX2500：16.5m3；EX3600：21m3；EX5500：29m3；EX8000：40m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 日本小松公司日本小松公司：PC3000：14.9m3；PC4000：21m3；PC5500：28m3；PC8000：38m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机概述4 4、生产制造情况、生产制造情况 目前全球液压挖掘机之最：目前全球液压挖掘机之最：整机质量整机质量：TEREX-O&K RH400 1000t、
9、HITACHI EX8000 780t、DEMAG H740 OS 744t；铲斗容量铲斗容量：TEREX-O&K RH400 50m3、HITACHI EX8000 40m3、DEMAG H740 OS 40m3。挖掘机械2 单斗液压挖掘机二、H85型单斗液压挖掘机 我国与德国德马格公司合作生产；主要组成：工作装置、回转装置、行走装置；斗容量：4.27.5m3；最大挖掘半径：10m；最大卸载高度：7.5m；额定功率：328kW；整机重量：85t。挖掘机械2 单斗液压挖掘机H85型单斗液压挖掘机1 1、工作装置、工作装置1-动臂；2-动臂液压缸；3-斗杆液压缸；4-斗杆；5-铲斗液压缸；6-铲
10、斗；7-开斗液压缸；动臂一端铰接在回转平台上，另一端与斗杆铰接，斗杆另一端与铲斗后壁铰接，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、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缩，打开前体。挖掘机械2 单斗液压挖掘机H85型单斗液压挖掘机2 2、回转装置、回转装置 回转平台上布置有柴油机、液压传动和回转传动机构、操作系统等；传动系统传动系统：液压马达带动齿轮1转动，通过行星轮5和系杆8使齿轮6转动，齿轮6与固定在底座上的外齿圈7啮合，实现平台的回转；挖掘机械2 单斗液压挖掘机H85型单斗液压挖掘机2 2、回转装置、回转装置
11、 回转滚盘回转滚盘：1内下圈；2内上圈；3滚柱；4密封圈；5外齿圈 外齿圈用螺栓固定于底座的支承座上，内圈分上下两部分，固定在平台下面的支承底座上，内外圈之间共有三排滚柱，上下两排滚柱承受轴向力和倾翻力矩，垂直滚柱承受径向力。挖掘机械2 单斗液压挖掘机H85型单斗液压挖掘机3 3、行走装置、行走装置 两条履带独立驱动，传动装置由液压马达、制动器、减速器等组成，最后驱动链轮旋转，后轮驱动。挖掘机械2 单斗液压挖掘机三、R994B型单斗液压挖掘机 利勃海尔公司产品；主要规格和尺寸：最大挖掘半径：正铲-13.4m，反铲-16.3m；最大卸载高度：正铲-11.2m，反铲-10.3m；动臂长度：正铲-6
12、.75m，反铲-9.3m；斗杆长度：4.2m；重量：正铲-300t，反铲-296t；铲斗容积：18m3；挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单斗液压挖掘机 工作装置挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单斗液压挖掘机 工作装置 鹅颈式动臂挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单斗液压挖掘机 工作装置 斗杆挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单斗液压挖掘机 工作装置 铲斗挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单斗液压挖掘机 回转装置 回转支承挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单斗液压挖掘机 回转装置 回转平台 回转驱动机构为前后对称布置的两套系统 挖掘机械2 单斗液压挖掘机R994B型单
13、斗液压挖掘机 行走装置 挖掘机械2 单斗液压挖掘机四、液压挖掘机主要机构的综合分析 以正铲为例说明1 1、工作装置、工作装置 组成：动臂、斗杆、铲斗、液压缸、油管路；结构：a：直动臂弯斗杆；b：弯动臂直斗杆；c：直动臂直斗杆；形式不同，工作原理相同；动臂和斗杆都是整体式箱体结构；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析 以正铲为例说明1 1、工作装置、工作装置 工作装置运动轨迹：内包络线VHNM，外包络线MJKV，两者所围成的区域为斗齿尖所能挖掘到的区域；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 反铲：挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主
14、要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 1）作业参数 最大挖掘半径:动臂及铲斗的液压缸适当收回，斗杆液压缸活塞全部伸出C、Q、V在同一直线上；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 1）作业参数 最大挖掘高度:动臂及铲斗的液压缸全部伸出，铲斗向上；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 1）作业参数 最大挖掘深度:动臂液压缸全部缩回，斗杆和铲斗垂直向下；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 1）作业参数 站立水平上的最大挖掘半径:斗杆全部伸出，斗齿接触地面，斗底平
15、面与停机平面平行。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 2）挖掘力的计算 液压挖掘机的工作装置有斗杆挖掘斗杆挖掘和铲斗挖掘铲斗挖掘两种形式，两种方式下挖掘力的大小和方向，随铲斗所处的位置不同而有显著的差别；最大挖掘力:铲斗齿尖运动轨迹的切线方向上所产生挖掘力的最大值；挖掘力分为实际挖掘力、理论挖掘力实际挖掘力、理论挖掘力，下面介绍后者：挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 2）挖掘力的计算 斗杆挖掘的理论挖掘力 斗杆液压缸处在使斗杆绕其铰接轴产生最大力矩的位置上时，作用在斗齿尖运动轨迹的切线方向的最大力为斗
16、杆挖掘的理论挖掘力：，N式中 Ps斗杆液压缸产生的推力，N；c、d力臂，m。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 2）挖掘力的计算 铲斗挖掘的理论挖掘力 铲斗液压缸处在使铲斗绕其铰接轴产生最大力矩的位置上时，作用在斗齿尖运动轨迹的切线方向上的最大力为铲斗挖掘的理论挖掘力：，N式中 Pt铲斗液压缸产生的推力，N；b、a力臂，m。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 2）挖掘力的计算 挖掘力的校核 挖掘力受被动液压缸闭锁条件限制，只有当被动液压缸对斗齿产生的转矩大于挖掘力产生的转矩时才能闭锁；斗杆挖掘时：闭锁条
17、件：铲斗油缸闭锁条件 ;动臂油缸闭锁条件 ；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 2）挖掘力的计算 挖掘力的校核 挖掘力受被动液压缸闭锁条件限制，只有当被动液压缸对斗齿产生的转矩大于挖掘力产生的转矩时才能闭锁；铲斗挖掘时：闭锁条件：斗杆油缸闭锁条件 ;动臂油缸闭锁条件 ；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 2）挖掘力的计算 挖掘力的校核 满足整机稳定性要求：；防止打滑后退要求：挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 3）工作装置的改进 铲斗沿站立水平面水平直线运动
18、铲斗沿站立水平面水平直线运动 挖掘和装载散装物料时，要求铲斗沿站立水平面具有水平直线运动轨迹；普通正铲要实现水平直线推进，须同时操纵动臂、斗杆、铲斗三组液压缸，复杂；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 3）工作装置的改进 铲斗沿站立水平面铲斗沿站立水平面水平直线运动水平直线运动 改进后：铲斗液压缸4铰接在动臂的上端（原来是在斗杆上），增加一个连杆液压缸3，一端铰接在动臂上，另一端铰接在斗杆上，液压缸的大小腔分别与动臂液压缸1的大小腔相连，形成闭式油路；斗杆前伸时，连杆液压缸被迫拉长，液压油进入动臂液压缸小腔，使动臂下降；相反，斗杆回缩时，动臂上升；
19、作业中，只需控制一个斗杆液压缸，就能实现铲斗的水平直线推移运动。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 3）工作装置的改进 铲斗提升中对地面倾角不变铲斗提升中对地面倾角不变 在动臂与平台之间增加一个辅助液压缸1，其大小腔分别与铲斗液压缸2的大小腔相通；动臂提升时，辅助液压缸被拉长，油进入铲斗液压缸的小腔，油缸被压缩，铲斗按顺时针方向转动，保持铲斗相对地面倾角不变，实现近似水平提升动作；动臂下降，辅助液压缸压缩，铲斗液压缸大腔压力升高，铲斗逆时针转动。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 3）工作装置的改进 强
20、力三角强力三角：机构的核心部分：在动臂上铰接一个三角形杠杆，铰接点为E，三个顶点H、F、G分别与铲斗液压缸HK、动臂液压缸FD、连杆液压缸GB铰接，三角形杠杆既随动臂运动，又绕E点转动；挖掘时，斗杆液压缸LA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E点顺时针转动，铲斗则绕J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。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析1 1、工作装置、工作装置 3）工作装置的改进 强力三角强力三角：挖
21、掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析2 2、回转装置、回转装置 液压挖掘机的回转时间约占全部工作循环时间的50-70%，能量消耗约占25-40%；回转装置的作用：支承、驱动平台回转；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析2 2、回转装置、回转装置 回转支承：滚动轴承式回转支承；单排滚球式：1-锥销；2-圆柱塞；3-密封圈；4-滚球；5-内齿圈；6-外座圈 在外座圈上开一个径向孔，滚球和隔离体从径向孔装入滚道，装满后用圆柱销2将径向孔堵住，并打入锥销1；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析2 2、回转装置、回转装置 回转支承：滚动轴承式回转支承；
22、双排滚球式：上下两排滚球；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析2 2、回转装置、回转装置 回转支承：滚动轴承式回转支承；单排交叉滚柱式：类似于单排滚球式，滚动体为圆柱或圆锥形滚柱，相邻滚柱的轴线成90，交叉排列，通常滚柱的长度较其直径短0.5-1mm，内外座圈上各有两条滚道，其断面为直线形；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析2 2、回转装置、回转装置 回转支承：滚动轴承式回转支承；三排滚柱式：两排滚柱水平放置:承受轴向载荷和倾翻力矩，第三排垂直布置:受经向载荷。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析2 2、回转装置、回转装置 回转传动：1个
23、或2个液压马达驱动；按液压马达的结构型式分为：高速方案、低速方案，高速方案：高速马达-减速箱-小齿轮绕固定齿圈转动，体积小，效率高，多用；低速方案：低速马达-直接驱动小齿轮绕齿圈滚动。挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析3 3、行走装置、行走装置 挖掘机的支承部分，承受挖掘机的自重及工作装置挖掘时的反力，应满足：较大的牵引力，较强的爬坡能力和转弯能力，较大的离地间隙，通过性能好，较大的支承面积，对地比压小；矿用液压挖掘机普遍采用履带行走装置，包括：底座、履带架、驱动轮、导向轮、支重轮、托链轮、履带、张紧装置、传动装置等，构造与机械式挖掘机行走装置类似；挖掘机械2 单斗液压挖掘
24、机液压挖掘机主要机构的综合分析3 3、行走装置、行走装置 构造：一般都设有2-3种不同宽度的履带板，以适应不同的对地比压要求；驱动轮通常放在后部，导向轮为光轮，引导履带弯曲；多用多支点式履带行走装置；底座一般为组合式结构，既便于拆装和运输，也便于实现履带架的变型；挖掘机械2 单斗液压挖掘机液压挖掘机主要机构的综合分析3 3、行走装置、行走装置 传动方式：两条履带采用独立驱动，可以同步前进、后退，也可以一条驱动、一条制动转弯，两条方向转动，可实现原地转弯；高速方案：液压马达、制动器、减速器，驱动可靠、离地间隙大，减速装置复杂，国外矿用液压挖掘机广泛采用；低速方案：大扭矩，马达径向尺寸大、离地间隙小、效率低。