挖掘機土石方作業的主力施工機種增長速度最快、增長絕對值最快對裝載機的取代作用最顯著柳工技術中心發掘機室發掘機概述發掘機械作為一種快速、高效的施任務業機械是工程機械中的一個主要機種，是土石方施工工程中的主要機械設備之一，據統計，工程施工中約有60%以上的土石方量是靠發掘機械來完成的各種類型與功能的發掘機械，廣泛運用于工業與民用建筑、交通運輸、水利電力工程、農田改造、礦山采掘以及現代化軍事工程等行業的機械化施工中近年來，發掘機是整個工程機械行業中產、銷量增長最快的一個機種發掘機簡史第一臺手動發掘機問世至今已有130多年的歷史期間閱歷了由蒸汽驅動斗回轉發掘機到電力驅動和內燃機驅動回轉發掘機、運用機電液一體化技術的全自動液壓發掘機的逐漸開展過程發掘機簡史由于液壓技術的運用，20世紀40年代有了在遷延機上配裝液壓反鏟的懸掛式發掘機20世紀50年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉液壓發掘機和履帶式全液壓發掘機初期液壓發掘機采用飛機和機床的液壓技術，短少適用于發掘機各種工況的液壓元件，制造質量不夠穩定，配套件也不齊全發掘機簡史從20世紀60年代起，液壓發掘機進入推行和蓬勃開展階段，各國發掘機制造廠和種類添加很快，產量猛增1968-1970年間，液壓發掘機產量已占發掘機總產量的83%，目前已接近100%當前發掘機程度及開展動向工業興隆國家消費發掘機較早法國、德國、美國、俄羅斯、日本是斗容量3.5-40m3單斗液壓發掘機的主要消費國從20世紀80年代開場消費特大型發掘機當前發掘機程度及開展動向美國馬利昂公司消費的斗容量50-150m3剝離用發掘機，斗容量132m3的步行式拉鏟發掘機B-E〔布競賽路斯-伊利〕公司消費的斗容量168.2m3的步行式拉鏟發掘機，斗容量107m3的剝離用發掘機等，是世界上目前最大的發掘機。發掘機之最最小的發掘機：〔研討階段〕進入人體血管的醫用發掘機消費歷史最悠久的國家：美國最早采用液壓技術的國家：德國，1950年開展最快的國家：日本需求增長最快的國家：中國發掘機分類單斗發掘機分類〔傳動方式〕斗輪式發掘機挖溝機機械式發掘機單斗液壓發掘機單斗液壓反鏟發掘機表征發掘機大小的主要目的規范斗容量：單位，立方米。這是早幾年表述發掘機大小的第一目的。機重：單位，噸。這是近幾年開場表述發掘機大小的第一目的。發動機額定功率：單位，千瓦。履帶式單斗液壓反鏟發掘機

根本組成液壓發掘機任務原理反鏟發掘機的作業過程發掘：發掘時先將鏟斗向前伸出，動臂帶著鏟斗落在任務面上，然后鏟斗向著發掘機方向拉轉，鏟斗在任務面上挖出一條弧形發掘帶并裝滿土壤回轉：隨后將鏟斗連同動臂一同升起，上部轉臺帶動鏟斗及動臂回轉到卸土處發掘機每一作業循環包括：反鏟發掘機的作業過程卸料：將鏟斗向前推出，使斗口朝下進行卸土前往：卸土后將動臂及鏟斗回轉并下放至任務面，預備下一循環的發掘作業發掘機任務的特點多自在度作業機械。利用杠桿原理，液壓缸推進動臂、斗桿和鏟斗產生各構件之間的相對旋轉運動從而實現人為控制的發掘和卸料動作；上部回轉平臺繞垂直軸旋轉；遠間隔懸臂發掘和卸料；靠履帶轉移或挪動整機的任務面。發掘機的任務安裝任務安裝是發掘機的重要部分，常用任務安裝類型有：反鏟：以發掘地面以下為主正鏟：以發掘地面以上為主裝載：以裝載地面以上松散物料為主抓斗：深井作業、裝卸物料起重安裝：主要用于裝卸及埋設管道反鏟安裝鉸接式反鏟是單斗液壓發掘機最常用的構外型式主要用于發掘地面以下土方，往往以轉斗發掘為主動臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接，在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點擺動，完成發掘、提升和卸土等動作厚板小截面：同等強度條件下，分量略大一些薄板大截面：同等強度條件下，分量略小一些，但要保證薄板不失穩最終目的：分量輕，強度高，剛性好有效的工具：計算機有限元應力分析動臂、斗桿構造箱型截面動臂動臂是反鏟安裝的主要部件，其構造有：整體式動臂：多用于長期作業條件類似的發掘機上組合式動臂：整體式動臂構造簡單，質量輕而剛度大；缺陷是改換的任務安裝少，通用性較差。整體式動臂又可分為直動臂和彎動臂兩種。直動臂構造簡單、質量輕、制造方便，但不能獲得較大的發掘深度，主要用于懸掛式液壓發掘機；彎動臂是目前運用最廣泛的構外型式，它可以使發掘機有較大的發掘深度。但降低了卸土高度，這正符合發掘機反鏟作業的要求。組合式動臂組合式動臂用輔助連桿或液壓缸銜接而成。可根據作業條件，即時用輔助連桿或液壓缸大幅度調理上、下動臂之間的夾角，調整發掘機的作業尺寸和發掘力，提高發掘機的作業性能，容易得到較大間隔的垂直發掘軌跡。互換任務安裝多，可滿足各種作業的需求其缺陷是構造和操作復雜化，質量大，制造本錢高，普通用于中、小型發掘機上。規范動臂、規范斗桿、規范鏟斗用于大多數作業；變形1：短動臂長斗桿用于坡道平整作業和發掘基坑；變形2：超長臂反鏟用于疏浚河道；變形3：拐臂式用于發掘墻基。……任務安裝的變化超長臂反鏟的運用鏟斗鏟斗方式、尺寸與其作業對象有很大關系。為了滿足各種發掘作業的需求，在同一臺發掘機上可配以多種構外型式的鏟斗鏟斗的斗齒采用裝配式，其方式有橡膠卡銷式和螺栓銜接式。多種斗容多種用途的鏟斗巖石斗自動發掘力自動發掘力=任務安裝油缸的推力×相應的杠桿比×杠桿機構效率其中任務安裝油缸的推力與以下要素相關：液壓系統壓力、回油背壓、油缸本身的效率等影響發掘力發揚的要素動臂油缸的閉鎖才干用鏟斗發掘時，斗桿油缸的閉鎖才干用斗桿發掘時，鏟斗油缸的閉鎖才干整機與地面的附著才干整機向前傾翻的能夠性整機向后傾翻的能夠性發掘性能的分析——發掘圖發掘機公用CAD軟件土的切削土的切削是個很復雜的過程。土在楔型刀具的壓力作用下遭到擠壓和剪切而開場變形，土體的原始構造被破壞，土塊或土層便被切離。土被切削時，在刀具上產生三種力：土的原始構造破壞時所產生的阻力；土的內摩擦力；土與刀具之間的摩擦力。我們把這三種力叫做切削阻力。切削阻力問題切削阻力是變化的。隨土的性質如粘性、干性、含水量、砂石量變化，又隨刀具和鏟斗的外形而變化，還隨切入厚度和切入過程而變化。切削阻力普通用實驗方法獲得，也可以按閱歷公式計算。合理地設計切削安裝的外形如斗齒的切削角度，鏟斗的寬度，鏟斗的外形等可以減小切削阻力。只需自動發掘力大于切削阻力時才干完成發掘。發掘機性能與發掘力發掘機性能取決于實踐斗齒發掘力、消費率和任務尺寸三方面就任務安裝而言，歸結于發掘力、任務安裝動作速度和任務尺寸三方面發掘力和發掘速度是一對一致于純發掘功率之下的矛盾，發掘力是矛盾的主要方面發掘機的作業范圍A：最大發掘高度B：最大卸載高度C：最大發掘深度F：最大發掘間隔G：在地平面的最大發掘間隔正鏟安裝通用正鏟：以發掘土方為主發掘裝載安裝：以裝載巖石為主以發掘地面以上為主，且大多用于采礦裝巖作業，任務對象鞏固，須采用切削厚度較小、發掘行程較長的發掘方式，故普通以斗桿發掘為主。根據發掘對象不同可分為：發掘裝載安裝其他任務安裝抓斗安裝起重安裝發掘平整安裝破碎錘抓鉗安裝液壓剪。。。。。。發掘機的運用廣泛，除反鏟、正鏟以外，可以改換多種類型的任務安裝，常見的其他安裝有：抓斗安裝抓斗分液壓抓斗和鋼繩抓斗兩類，液壓發掘機普通采用液壓抓斗。抓斗安裝按用途不同有：圓井抓斗木材抓斗松散料抓斗挖土抓斗梅花(多顎)抓斗。。。。。。吊管用起重安裝吊管用起重安裝是反鏟的交換安裝，主要用于吊裝地下管道。它有三種不同方式。起分量受以下三個條件限制：傾復載荷〔不得超越75%〕液壓油缸才干〔不得超越87%〕構造強度建筑安裝用起重安裝這種安裝只保管動臂和動臂油缸，在動臂上加裝一個桁架起重臂吊鉤升降利用鋼繩滑輪機構發掘平整安裝伸縮臂式：鉸接式：能保證任務機構沿程度面或傾斜面作長間隔運動液壓破碎錘主要用來打樁、開挖凍土和巖層、破壞路面表層、搗實土壤等任務抓鉗安裝用在疏松和開挖凍土層或瀝青路面等工程中它是在反鏟根底上添加了一個松土器快換安裝隨著多種任務安裝的廣泛運用，改換作業安裝頻繁，且不易改換快換安裝能方便、快捷地進展作業安裝的改換回轉安裝發掘機的回轉時間約占任務循環時間的50%以上，能量耗費約占25-40%，液壓發熱量約占系統總發熱量的30-40%在角加速度和回轉力矩允許的前提下，回轉時間越短越好角加速度的大小受最大回轉扭矩的限制，最大回轉扭矩不應超越機器的附著力矩回轉機構可分為：a、半回轉b、全回轉兩種型式全回轉的回轉機構高速方案：高速小扭矩液壓馬達+減速機+回轉支承低速方案：低速大扭矩液壓馬達+回轉支承全回轉機構按液壓馬達的構外型式可分為：據統計，約有80%左右的發掘機采用高速方案回轉支承回轉支承實踐上就是一個帶內齒圈的、放大了的滾動軸承，內齒圈〔相當于軸承內圈〕固定在行走架上，外圈固定在轉臺上，安裝在轉臺上的液壓馬達+減速機驅動小齒輪帶著回轉轉臺轉動消費率實際消費率：在“計算條件〞下延續任務一小時的消費率。“計算條件〞是：1、操作熟練；2、常見任務條件和任務尺寸；3、任務、運輸工具的位置恰當。技術消費率：在“給定條件〞下延續任務一小時的消費率。實踐消費率：機器任務一段時間所得到的實踐平均消費率。它在技術消費率的根底上受機器利用率和操作熟練程度兩方面影響。消費率是發掘機主要技術經濟目的之一。較大的牽引力，使發掘機具有良好的越野性能，并有較強的爬坡和轉彎才干在行走安裝有適宜總高度的情況下，應有較大的離地間隙，使發掘機具有良好的經過才干使發掘機接地比壓小，且具有較大的支承面積制動性能好，且能防止失速，使發掘機任務平安可靠行走安裝行走安裝是發掘機的支承部分，它接受機器的自重及任務安裝發掘時的反力，同時能使發掘機作任務場內運轉或運輸性運轉〔輪式〕；根據發掘機的性能要求，行走安裝應滿足：履帶式行走安裝牽引力大〔機重的70-90%〕，接地比壓小，越野性能好，經過才干強，爬坡才干大，轉彎半徑小，但行駛速度低，且易損壞道路輪胎式行走安裝機動性好，行駛速度快，易遷延，但接地比壓較大，爬坡才干小，發掘時需求專門的支腿支撐使機器穩定行走安裝常見的行走安裝有：履帶式和輪胎式兩大類履帶式行走安裝由銜接回轉支承的行走架經過支重輪，履帶將載荷傳至地面履帶呈封鎖環繞過驅動輪和引導輪，為減小上分支的撓度，履帶由1~2個托鏈輪支持行走安裝的傳動是由液壓馬達及減速機帶動驅動輪使行走安裝運轉履帶的松緊程度可由張緊安裝調整履帶式行走安裝行走架是履帶行走安裝的承重骨架它由底架、橫梁和履帶梁組成行走架按構造的不同分組合式和整體式兩種行走架液壓發掘機采用整體式行走架較多整體式行走架構造簡單、自重輕且剛性好履帶與其所繞過的驅動輪、導向輪、支重輪及托鏈輪組成所謂“四輪一帶〞，是行走安裝的重要零部件，直接關系到發掘機的任務性能和行走性能有齒的驅動輪帶動履帶鏈軌運動導向輪引導方向支重輪支撐整機分量托鏈輪托住履帶使其不過分下垂履帶太松時將黃油打進張緊安裝就可以自動張緊四輪一帶轉臺平衡和整機穩定由于任務安裝呈懸臂的特點，因此任務時在其自重和外載荷作用下對底部履帶邊緣產生很大的傾覆力矩。這個力矩完全靠機身自重和轉臺后部的配重所產生的力矩來平衡，使發掘機在各種工況下都能穩定地任務穩定性能的優劣對整機任務影響很大轉臺平衡發掘機行走安裝固定的，重心位置較低，是機器穩定的要素由于作業時任務安裝的位置經常變化，且鏟斗裝料量也在變化，以致上部轉臺的重心位置變化較大發掘過程中還有土壤的反力作用在任務安裝上轉臺平衡與配重為得到較好的整機穩定性，同時使回轉支接受力和磨損均勻，應使發掘機在一個任務循環中上部轉臺的合力前后挪動均勻確定非常合理的配重有一定難度根據閱歷，發掘機處于運輸形狀，配重應使上部轉臺連同任務安裝的合力經過回轉中心回轉平臺提供安裝發動機、液壓件、配重、駕駛室等諸多部件的平臺。需求具備足夠的剛度整機穩定性作業穩定性：1、發掘形狀2、卸載形狀本身穩定性行走穩定性發掘形狀穩定性發掘失穩形狀斗桿垂直地面斗齒尖在地面以下0.5m進展鏟斗發掘最大發掘深度時鏟斗發掘最大地面發掘半徑時鏟斗發掘卸載形狀穩定性斜坡上滿斗最大幅度斜坡上滿斗回轉緊急制動必需滿足在12°斜坡上平安本身穩定性必需滿足在7°斜坡上平安行走穩定性爬坡時的穩定性下坡制動時的穩定性必需滿足在25°斜坡上平安液壓系統按照發掘機任務安裝和各個機構的傳動要求，把各種液壓元件用管路有機地銜接起來的組合體，稱為發掘機的液壓系統。其功能是，以油液為任務介質，利用液壓泵將發動機的機械能轉變為液壓能并進展傳送，然后經過液壓缸和液壓馬達等將液壓能轉換為機械能，實現發掘機的各種動作液壓系統根本要求保證發掘機動臂、斗桿和鏟斗既可單獨動作，也可相互配合實現復合動作任務安裝的動作和轉臺的回轉既能單獨進展，又能作復合動作，以提高發掘機的消費率履帶式發掘機的左、右履帶分別驅動，使發掘機行走方便、轉向靈敏，并且可就地轉向，以提高發掘機的靈敏性根據發掘機的任務及環境特點，液壓系統應滿足如下要求：液壓系統根本要求保證發掘機的一切動作可逆，且無級變速保證發掘機任務平安可靠，且各執行元件〔液壓缸、液壓馬達等〕有良好的過載維護回轉機構和行走安裝有可靠的制動和限速，防止整機超速溜坡防止動臂、斗桿因自重而任務失速液壓系統根本要求高傳動效率，充分發揚發動機動率系統和元件在負載變化大、急劇的振動沖擊作用下，具有足夠的可靠性設置輕便耐振的冷卻安裝，使主機繼續任務時液壓油溫不超越80度，或溫升不超越45度密封性能好，作業現場塵土多，液壓油容易被污染，系統要設置濾油器和防塵安裝采用液壓或電液伺服支配安裝，提高發掘機技術性能和減輕駕駛員的勞動強度。液壓系統類型按液壓泵特性，液壓發掘機采用的液壓系統大致上有三種類型：定量系統：流量不隨負載而變化，通常依托節流來調理速度變量系統：經過容積變量來實現無級調速的變量系統和定量大多數液壓發掘機采用高壓變量系統液壓變量系統大多數液壓發掘機采用高壓變量系統，經過容積變量來實現無級調速，功率利用和系統性能較好變量系統多采用變量泵-定量馬達的組合方式實現無級變量，且都是雙泵雙回路根據兩個回路的變量有無關連，分為：分功率變量系統全功率變量系統分功率變量調理系統的每個油泵各有一個功率調理機械，油泵的流量變化只受本身所在回路壓力變化的影響，與另一回路的壓力變化無關，即兩個回路的油泵各自獨立地進展恒功率調理變量，兩個油泵各擁有一半發動機輸出功率全功率變量調理系統中的兩個油泵由一個總功率調理機構進展平衡調理，使兩個油泵的擺角一直一樣，同步變量、流量相等。決議流量變化的是系統的總壓力，兩個油泵的功率在變量范圍內是不一樣的液壓發掘機支配系統支配系統是用來完成發掘作業中各種動作的支配液壓發掘機發掘作業過程中主要有鏟斗轉動、斗桿收放、動臂升降和轉臺回轉等四個動作支配系統中任務油缸的推拉和液壓馬達的正、反轉，絕大多數是采用三位軸向挪動式滑閥來控制油液流動的方向作業速度是根據液壓系統型式和閥的開度大小等由操作者控制或者經過輔助安裝來控制支配系統根本要求支配系統要集中布置在駕駛室內，并符合人體機能學的要求。例如，按男子160-180cm、女子150-170cm身高來設計、布置支配安裝及駕駛室作業支配時的啟動和停頓應平穩，并可控制其速度和力量，可以同時控制復合動作支配簡單，輕便和直觀。普通手柄上的操作力不超越40-60N，而單邊的手柄操作行程不超越17cm，轉動手柄的轉角不超越35-40度。腳踏板轉動角度不超越60-70度。踏板行程在6-20cm范圍內，踏板的踏動力不超越80-100N支配系統根本要求支配機構的杠桿變形要小，機構組成的間隙和空行程要小支配手柄和腳踏板的數目量少，最好可以手腳聯動，便于操作人員做復合操作應保證在-40-50度的范圍內操作性能正常支配系統根本方式根據推進主分配閥的動力來源，液壓發掘機作業支配系統的根本型式可分為：機械杠桿式液壓式氣壓式電氣式。。。。。。采用液壓式、氣壓式和電氣式支配可以減輕操作人員的勞動強度，并便于支配系統的合理布置液壓支配系統液壓支配是依托油液壓力來推進主分配閥的閥桿，如今越來越多的液壓發掘機采用液壓支配，其型式有：機械反響隨動式支配閥與主分配閥一體式先導閥支配式先導閥支配系統液壓支配型式采用先導閥支配式居多，它又分為：壓力發生式：這是一種遠間隔支配閥，駕駛員利用先導閥的壓力油來支配主分配閥減壓閥式：與壓力發生式先導閥支配一樣，支配主分配閥滑閥的挪動，也是用液壓導向而進展間接控制的，所不同的是采用了減壓式先導閥發掘機走合期新購或經過大修的發掘機，必需經過一段試運轉的時間，通常稱之為走合期。走合的目的是為了防止發掘機早期磨損，延伸發掘機的運用壽命。走合期普通為100小時。在發掘機走合期內，必需嚴厲執行以下規定：發掘機走合期走合期內在明顯處懸掛“走合期〞字樣的標牌走合期內發動機應減速30%，減小負荷20%-30%進展運轉啟動發動機時嚴禁猛轟油門，發動機低溫啟動時應預熱20-50秒，然后啟動發動機啟動后怠速運轉3-5分鐘，冷卻水溫升至40度時方可添加轉速和負荷走合期的前30或50小時內應發掘較松的土壤，每次裝料為斗容量1/2，以后的70或50小時內裝料量可逐漸添加，但不得超越斗容量的3/4，并適當降低操作速度發掘機走合期走合期內應經常留意發掘機各機構的運轉情況，察看液壓系統有無滲漏景象。對運轉中的不正常景象應立刻停機檢查其緣由，并予以排除走合期滿后應根據走合期內運轉情況對機器進展全面檢查、調整和光滑任務。檢查液壓油箱液壓油的清潔情況，必要時予以改換發掘機操作

——作業前的技術預備檢查儀器儀表啟動或操作前應發出警告信號檢查液壓系統有無滲漏試運轉，確認機器正常方可進入作業形狀詳細了解施工義務和現場情況。檢查發掘機停機處土壤的堅實性和穩定性嚴禁任何人員在發掘機作業區內滯留，制止無關人員進入駕駛室發掘機操作

——作業與行駛中的技術要求作業時制止任何人上、下機器和傳送物品不要隨意調整發動機〔調速器〕以及液壓系統、電控系統卸料時在不碰撞自卸車任何部位的情況下，應盡量降低鏟斗高度，嚴禁鏟斗從自卸車駕駛室上方越過制止利用鏟斗擊碎鞏固物體，如遇到較大石塊或鞏固物體時，應先去除后繼續作業制止發掘未經爆破的5級以上的巖石發掘機操作

——作業與行駛中的技術要求發掘機在任務面內挪動時應先平整地面，并去除