xx挖掘机基本知识培训精讲课件.ppt
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1、挖挖 掘掘 机机土石方作业的主力施工机种土石方作业的主力施工机种增长速度最快、增长绝对值最快增长速度最快、增长绝对值最快对装载机的取代作用最显著对装载机的取代作用最显著柳工技术中心柳工技术中心 挖掘机室挖掘机室挖掘机概述挖掘机概述挖掘机械挖掘机械作为一种快速、高效的施工作业机械作为一种快速、高效的施工作业机械是工是工程机械中的一个主要机种,是土石方施工工程中的程机械中的一个主要机种,是土石方施工工程中的主要机械设备之一,据统计,工程施工中约有主要机械设备之一,据统计,工程施工中约有60%60%以以上的土石方量是靠挖掘机械来完成的上的土石方量是靠挖掘机械来完成的各种类型与功能的挖掘机械,广泛应用
2、于工业与民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山采掘以及现代化军事工程等行业的机械化施工中近年来,挖掘机是整个工程机械行业中产、销量增近年来,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长最快的一个机种挖掘机简史挖掘机简史第一台手动挖掘机问世至今已有第一台手动挖掘机问世至今已有130多年多年的历史的历史期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体
3、化技术的全自动液压挖掘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机的逐步发展过程挖掘机简史挖掘机简史由于液压技术的应用,由于液压技术的应用,20世纪世纪40年代有了年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机20世纪世纪50年代初期和中期相继研制出拖式年代初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全回转液压挖掘机和履带式全液压挖掘机初期液压挖掘机采用飞机和机床的液压技初期液压挖掘机采用飞机和机床的液压技术,缺少适用于挖掘机各种工况的液压元术,缺少适用于挖掘机各种工况的液压元件,制造质量不够稳定,配套件也不齐全件,制造质量不够稳定,配
4、套件也不齐全挖掘机简史挖掘机简史从从20世纪世纪60年代起,液压挖掘机进入推年代起,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,产量猛增和品种增加很快,产量猛增1968-1970年间,液压挖掘机产量已占挖年间,液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的掘机总产量的83%,目前已接近,目前已接近100%当前挖掘机水平及发展动向当前挖掘机水平及发展动向工业发达国家生产挖掘机较早工业发达国家生产挖掘机较早法法国国、德德国国、美美国国、俄俄罗罗斯斯、日日本本是是斗斗容容量量3.5-40m3单单斗斗液液压压挖挖掘掘机机的的主主要要生生产国产国从从20世纪世纪
5、80年代开始生产特大型挖掘机年代开始生产特大型挖掘机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美国国马马利利昂昂公公司司生生产产的的斗斗容容量量50-150m3剥剥离离用用挖挖掘掘机机,斗斗容容量量132m3的的步步行行式式拉拉铲挖掘机铲挖掘机B-E(布布比比赛赛路路斯斯-伊伊利利)公公司司生生产产的的斗斗容容量量168.2m3的的步步行行式式拉拉铲铲挖挖掘掘机机,斗斗容容量量107m3的的剥剥离离用用挖挖掘掘机机等等,是是世世界界上上目目前最大的挖掘机。前最大的挖掘机。挖掘机之最挖掘机之最最小的挖掘机:最小的挖掘机:(研究阶段)进入人体血研究阶段)进入人体血管的医用挖掘机管的医用挖掘
6、机生产历史最悠久的国家:美国生产历史最悠久的国家:美国最早采用液压技术的国家:德国,最早采用液压技术的国家:德国,1950年年发展最快的国家:日本发展最快的国家:日本需求增长最快的国家:中国需求增长最快的国家:中国挖掘机分类挖掘机分类单斗挖掘机分类(传动方式)单斗挖掘机分类(传动方式)斗轮式挖掘机斗轮式挖掘机挖沟机挖沟机机机械械式式挖挖掘掘机机单单斗斗液液压压挖挖掘掘机机单斗液压反铲挖掘机单斗液压反铲挖掘机表征挖掘机大小的主要指标表征挖掘机大小的主要指标标准斗容量:单位,立方米。这是早标准斗容量:单位,立方米。这是早几年表述挖掘机大小的第一指标。几年表述挖掘机大小的第一指标。机重:单位,吨。这
7、是近几年开始表机重:单位,吨。这是近几年开始表述挖掘机大小的第一指标。述挖掘机大小的第一指标。发动机额定功率:发动机额定功率:单位,千瓦。单位,千瓦。履带式单斗液压反铲挖掘机履带式单斗液压反铲挖掘机基本组成基本组成液压挖掘机工作原理液压挖掘机工作原理反铲挖掘机的作业过程反铲挖掘机的作业过程挖掘:挖掘时先将铲斗向前伸出,动臂带着挖掘:挖掘时先将铲斗向前伸出,动臂带着铲斗落在工作面上,然后铲斗向着挖掘机方铲斗落在工作面上,然后铲斗向着挖掘机方向拉转,铲斗在工作面上挖出一条弧形挖掘向拉转,铲斗在工作面上挖出一条弧形挖掘带并装满土壤带并装满土壤回转:随后将铲斗连同动臂一起升起,上部回转:随后将铲斗连同
8、动臂一起升起,上部转台带动铲斗及动臂回转到卸土处转台带动铲斗及动臂回转到卸土处挖掘机每一作业循环包括:挖掘机每一作业循环包括:反铲挖掘机的作业过程反铲挖掘机的作业过程卸料:将铲斗向前推出,使斗口朝下进卸料:将铲斗向前推出,使斗口朝下进 行卸土行卸土返回:卸土后将动臂及铲斗回转并下放返回:卸土后将动臂及铲斗回转并下放至工作面,准备下一循环的挖掘作业至工作面,准备下一循环的挖掘作业挖掘机工作的特点挖掘机工作的特点多自由度作业机械。多自由度作业机械。利用杠杆原理,液压缸推动动臂、斗杆利用杠杆原理,液压缸推动动臂、斗杆和铲斗产生各构件之间的相对旋转运动和铲斗产生各构件之间的相对旋转运动从而实现人为控制
9、的挖掘和卸料动作;从而实现人为控制的挖掘和卸料动作;上部回转平台绕垂直轴旋转;上部回转平台绕垂直轴旋转;远距离悬臂挖掘和卸料;远距离悬臂挖掘和卸料;靠履带转移或移动整机的工作面。靠履带转移或移动整机的工作面。挖掘机的工作装置挖掘机的工作装置 工作装置是挖掘机的重要部分,常用工作装置是挖掘机的重要部分,常用工作装置类型有:工作装置类型有:反铲:以挖掘地面以下为主反铲:以挖掘地面以下为主正铲:以挖掘地面以上为主正铲:以挖掘地面以上为主装载:以装载地面以上松散物料为主装载:以装载地面以上松散物料为主抓斗:深井作业、装卸物料抓斗:深井作业、装卸物料起重装置:主要用于装卸及埋设管道起重装置:主要用于装卸
10、及埋设管道反铲装置反铲装置铰铰接接式式反反铲铲是是单单斗斗液液压压挖挖掘掘机机最最常常用用的的结构型式结构型式主主要要用用于于挖挖掘掘地地面面以以下下土土方方,往往往往以以转转斗挖掘为主斗挖掘为主动动臂臂、斗斗杆杆和和铲铲斗斗等等主主要要部部件件彼彼此此铰铰接接,在在液液压压缸缸的的作作用用下下各各部部件件绕绕铰铰接接点点摆摆动动,完成挖掘、提升和卸土等动作完成挖掘、提升和卸土等动作厚板小截面:同等强度条件下,重量略大一些厚板小截面: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,薄板大截面:同等强度条件下,重量略小一些,但要保证薄板不失稳但要保证薄板不失稳最终目的:重量
11、轻,强度高,刚性好最终目的:重量轻,强度高,刚性好有效的工具:计算机有限元应力分析有效的工具:计算机有限元应力分析动臂、斗杆结构动臂、斗杆结构箱型截面箱型截面动臂动臂动臂是反铲装置的主要部件,其结构有:动臂是反铲装置的主要部件,其结构有:整整体体式式动动臂臂:多多用用于于长长期期作作业业条条件件相相似似的的挖掘机上挖掘机上组合式动臂:组合式动臂:整体式动臂整体式动臂结构简单,质量轻而刚度大;结构简单,质量轻而刚度大;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。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。直直动动臂臂结结构构简简单单、质
12、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;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。组合式动臂组合式动臂组合式动臂用辅助连杆或液压缸连接而成。组合式动臂用辅助连杆或液压缸连接而成。可根据作业条件,即时用辅助连杆或液压缸大幅可根据作业条件,即时用辅助连杆或液压缸大幅度调节上、下动臂之间的夹角,调整挖掘机的作度调节上、下动臂之间的夹
13、角,调整挖掘机的作业尺寸和挖掘力,提高挖掘机的作业性能,容易业尺寸和挖掘力,提高挖掘机的作业性能,容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹。得到较大距离的垂直挖掘轨迹。互换工作装置多,可满足各种作业的需要互换工作装置多,可满足各种作业的需要其缺点是结构和操作复杂化,质量大,制造成本其缺点是结构和操作复杂化,质量大,制造成本高,一般用于中、小型挖掘机上。高,一般用于中、小型挖掘机上。标准动臂、标准斗杆、标准铲斗用于大标准动臂、标准斗杆、标准铲斗用于大多数作业;多数作业;变形变形1:短动臂长斗杆用于坡道平整作业:短动臂长斗杆用于坡道平整作业和挖掘基坑;和挖掘基坑;变形变形2:超长臂反铲用于疏浚河道;:超长臂
14、反铲用于疏浚河道;变形变形3:拐臂式用于挖掘墙基。:拐臂式用于挖掘墙基。工作装置的变化工作装置的变化超长臂反铲的应用超长臂反铲的应用铲斗铲斗铲斗形式、尺寸与其作业对象有很大关铲斗形式、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,在系。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同一台挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗铲斗铲斗的斗齿采用装配式,其形式有橡胶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。卡销式和螺栓连接式。多种斗容多种用途的铲斗多种斗容多种用途的铲斗岩石斗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相应相应的杠
15、杆比的杠杆比杠杆机构效率杠杆机构效率其中工作装置油缸的推力与下列因素相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、油缸本关:液压系统压力、回油背压、油缸本身的效率等身的效率等影响挖掘力发挥的因素影响挖掘力发挥的因素动臂油缸的闭锁能力动臂油缸的闭锁能力用铲斗挖掘时,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整机与地面的附着能力整机与地面的附着能力整机向前倾翻的可能性整机向前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挖掘性能的分析挖掘性能的分析挖掘图挖掘图挖掘机专用挖掘机专用CADCAD软件软件土的
16、切削土的切削土的切削是个很复杂的过程。土在楔型刀具的压力作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。破坏,土块或土层便被切离。土被切削时,在刀具上产生三种力:土的原始结构破土被切削时,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。摩擦力。我们把这三种力叫做切削阻力。切削阻力问题切削阻力问题切削阻力是变化的。随土的性质如粘性、干性、切削阻力是变化的。随土的性质如
17、粘性、干性、含水量、砂石量变化,又随刀具和铲斗的形状含水量、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。而变化,还随切入厚度和切入过程而变化。切削阻力一般用实验方法获得,也可以按经验切削阻力一般用实验方法获得,也可以按经验公式计算。公式计算。合理地设计切削装置的形状如斗齿的切削角度,合理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。铲斗的宽度,铲斗的形状等可以减小切削阻力。只有主动挖掘力大于切削阻力时才能完成挖掘。只有主动挖掘力大于切削阻力时才能完成挖掘。挖掘机性能与挖掘力挖掘机性能与挖掘力挖掘机性能取决于实际斗齿挖掘力、生挖掘机性能
18、取决于实际斗齿挖掘力、生产率和工作尺寸三方面产率和工作尺寸三方面就工作装置而言,归结于挖掘力、工作就工作装置而言,归结于挖掘力、工作装置动作速度和工作尺寸三方面装置动作速度和工作尺寸三方面挖掘力和挖掘速度是一对统一于纯挖掘挖掘力和挖掘速度是一对统一于纯挖掘功率之下的矛盾,挖掘力是矛盾的主要功率之下的矛盾,挖掘力是矛盾的主要方面方面挖掘机的作业范围挖掘机的作业范围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正铲装置正铲装置通用正铲:以挖掘土方为主通用正铲:以挖掘土方为主挖掘装载装
19、置:以装载岩石为主挖掘装载装置:以装载岩石为主 以挖掘地面以上为主,且大多用于采矿以挖掘地面以上为主,且大多用于采矿装岩作业装岩作业,工作对象坚硬,须采用切削厚,工作对象坚硬,须采用切削厚度较小、挖掘行程较长的挖掘方式,故一般度较小、挖掘行程较长的挖掘方式,故一般以斗杆挖掘为主。以斗杆挖掘为主。根据挖掘对象不同可分为:根据挖掘对象不同可分为:挖掘装载装置挖掘装载装置其他工作装置其他工作装置抓斗装置抓斗装置起重装置起重装置挖掘平整装置挖掘平整装置破碎锤破碎锤抓钳装置抓钳装置液压剪液压剪 。挖掘机的应用广泛,除反铲、正铲以外,可以挖掘机的应用广泛,除反铲、正铲以外,可以更换多种类型的工作装置,常见
20、的其他装置有:更换多种类型的工作装置,常见的其他装置有:抓斗装置抓斗装置 抓斗分液压抓斗和钢绳抓斗两类,液压挖掘机抓斗分液压抓斗和钢绳抓斗两类,液压挖掘机一般采用液压抓斗。一般采用液压抓斗。抓斗装置按用途不同有:抓斗装置按用途不同有:圆井抓斗圆井抓斗木材抓斗木材抓斗松散料抓斗松散料抓斗挖土抓斗挖土抓斗梅花梅花(多颚多颚)抓斗抓斗 。吊管用起重装置吊管用起重装置 吊管用起重装置是反铲的替换装置,主要用于吊吊管用起重装置是反铲的替换装置,主要用于吊装地下管道。它有三种不同形式。装地下管道。它有三种不同形式。起重量受以下三个条件限制:起重量受以下三个条件限制:倾复载荷(不得超过倾复载荷(不得超过75
21、%)液压油缸能力(不得液压油缸能力(不得超过超过87%)结构强度结构强度建筑安装用起重装置建筑安装用起重装置这种装置只保留动臂和这种装置只保留动臂和动臂油缸,在动臂上加动臂油缸,在动臂上加装一个桁架起重臂装一个桁架起重臂吊钩升降利用钢绳滑轮吊钩升降利用钢绳滑轮机构机构挖掘平整装置挖掘平整装置伸缩臂式:伸缩臂式:铰接式:铰接式:能保证工作机构沿水平面或倾斜面作长能保证工作机构沿水平面或倾斜面作长距离运动距离运动液压破碎锤液压破碎锤 主要用来打桩、主要用来打桩、开挖冻土和岩开挖冻土和岩层、破坏路面层、破坏路面表层、捣实土表层、捣实土壤等工作壤等工作抓钳装置抓钳装置用在疏松和开挖冻土层用在疏松和开挖
22、冻土层或沥青路面等工程中或沥青路面等工程中它是在反铲基础上增加它是在反铲基础上增加了一个松土器了一个松土器快换装置快换装置随着多种工作装置的广泛应用,更换作业随着多种工作装置的广泛应用,更换作业装置频繁,且不易更换装置频繁,且不易更换快换装置能方快换装置能方便、快捷地进便、快捷地进行作业装置的行作业装置的更换更换回转装置回转装置挖掘机的回转时间约占工作循环时间的挖掘机的回转时间约占工作循环时间的50%以上,以上,能量消耗约占能量消耗约占25-40%,液压发热量约占系统总发热,液压发热量约占系统总发热量的量的30-40%在角加速度和回转力矩允许的前提下,回转时间越在角加速度和回转力矩允许的前提下
23、,回转时间越短越好短越好角加速度的大小受最大回转扭矩的限制,最大回转角加速度的大小受最大回转扭矩的限制,最大回转扭矩不应超过机器的附着力矩扭矩不应超过机器的附着力矩回转机构可分为回转机构可分为:a、半回转半回转 b、全回转两种型式全回转两种型式全回转的回转机构全回转的回转机构高速方案:高速小扭矩液压马达高速方案:高速小扭矩液压马达+减速机减速机+回转支承回转支承低速方案:低速大扭矩液压马达低速方案:低速大扭矩液压马达+回转支承回转支承全回转机构按液压马达的结构型式可分为:全回转机构按液压马达的结构型式可分为:据统计,约有据统计,约有80%左右的挖掘机采用高速方案左右的挖掘机采用高速方案回转支承
24、回转支承 回转支承实际上就是一个带内齿圈的、放大了的滚动回转支承实际上就是一个带内齿圈的、放大了的滚动轴承,内齿圈(相当于轴承内圈)固定在行走架上,轴承,内齿圈(相当于轴承内圈)固定在行走架上,外圈固定在转台上,安装在转台上的液压马达外圈固定在转台上,安装在转台上的液压马达+减速减速机驱动小齿轮带着回转机驱动小齿轮带着回转 转台转动转台转动生产率生产率理论生产率:在理论生产率:在“计算条件计算条件”下连续工作一小时的下连续工作一小时的生产率。生产率。“计算条件计算条件”是:是:1、操作熟练;、操作熟练;2、常见、常见工作条件和工作尺寸;工作条件和工作尺寸;3、工作、运输工具的位置恰、工作、运输
25、工具的位置恰当。当。技术生产率:在技术生产率:在“给定条件给定条件”下连续工作一小时的下连续工作一小时的生产率。生产率。实际生产率:机器工作一段时间所得到的实际平均实际生产率: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。操作熟练程度两方面影响。生产率是挖掘机主要技术经济指标之一。生产率是挖掘机主要技术经济指标之一。较大的牵引力,使挖掘机具有良好的越野性能,并有较大的牵引力,使挖掘机具有良好的越野性能,并有较强的爬坡和转弯能力较强的爬坡和转弯能力在行走装置有合适总高度的情况下,应有较大的离地在行走
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