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挖掘機機械系統的基本構造

2015-5-25 19:49:42

挖掘機機械系統的基本構造

1 動(dòng)力裝置

單斗液壓挖掘機的動(dòng)力裝置，多采用直立式多缸、水冷、一小時(shí)功率標定的柴油機。

以三一SY230C5挖掘機為例，該機采用康明斯6BTA5.9-C柴油機作為動(dòng)力，其中各數字及字母的含義為：

• 6——6個(gè)汽缸

• B——發(fā)動(dòng)機系列

• T——渦輪增壓

• A——后級冷卻（增壓后中冷）

• 5.9——排量（51×51×3.14×120×6=5.9升）

• C——改進(jìn)次數

液壓挖掘機的動(dòng)力裝置是由發(fā)動(dòng)機、散熱器、連軸器及輔助元件組成。它主要是發(fā)動(dòng)機和五大系統組成，如下圖所示：

圖3-3 動(dòng)力系統圖1

1-減震及傳動(dòng)系統 2-排氣系統 3-冷卻系統

圖3-4 動(dòng)力系統圖2

4-進(jìn)氣系統 5-燃油系統 6-發(fā)動(dòng)機

1.1 發(fā)動(dòng)機

將自然界能源轉化為人們所需要的機械運動(dòng)能的裝置，稱(chēng)為動(dòng)力機械，俗稱(chēng)發(fā)動(dòng)機。其中，柴油機具有熱效率高、結構緊湊、質(zhì)量輕、使用成本低、維護方便等優(yōu)點(diǎn)，故目前絕大多數工程建設機械作為動(dòng)力裝置，為其行走及工作裝置提供動(dòng)力。

目前三一挖掘機使用的發(fā)動(dòng)機一般是六缸、四沖程、頂置氣門(mén)式渦輪增壓柴油機。

1.1.1 柴油機組成及作用

柴油機是一種動(dòng)力裝置?，F代工程建設機械用的往復活塞式柴油機總體機構，由以下的機構和系統組成：

① 曲柄連桿機構。曲柄連桿機構是柴油機完成熱功轉換、產(chǎn)生并輸出動(dòng)力的主要機構。它的機體組-汽缸體、汽缸體、曲軸箱等；活塞連桿組-活塞、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)、連桿及其軸承等；曲軸及其軸承、飛輪等組成。

② 配氣機構。配氣機構的作用是：按照柴油機工作循環(huán)與著(zhù)火順序，定時(shí)地使空氣進(jìn)入氣缸；使燃燒后的廢氣排出汽缸；在壓縮和作功沖程中使汽缸密閉。配氣機構使一種控制機構。

凸輪-氣門(mén)式配氣機構廣泛運用在四沖程柴油機上。這種配氣機構不僅工作可靠，而且對氣門(mén)的密封性也好。

頂置氣門(mén)式配氣機構由氣門(mén)、氣門(mén)彈簧、凸輪軸及凸輪、挺桿及推桿、搖臂軸等主要零件組成。

③ 供給系。柴油機供給系的作用是，向汽缸提供染油和空氣，并引導廢氣排入大氣的裝置。它由空氣濾清器、，進(jìn)、排氣管，柴油箱，噴油泵和噴油嘴等主要部件組成。

④ 潤滑系。潤滑系的作用是：連續不斷地想運動(dòng)零件的摩擦表面提供潤滑油，減少零件間的摩擦和磨損，保證柴油機正常工作，并減少功率消耗；冷卻高溫零件或維持起正常工作溫度；沖洗、帶走摩擦表面的磨屑，避免其加速零件的磨損；粘附在零件表面上，避免與水、空氣及燃氣接觸，減輕零件的氧化和銹蝕；潤滑油填充在零件的配合間隙中，起到提高密封效果的輔助作用。

⑤ 冷卻系。冷卻系的作用是，對柴油機，特別是高溫的零部件進(jìn)行冷卻，維持正常的工作溫度，避免零件的剛度、強度下降；零件的正常配合間隙被破壞，摩擦和磨損加??；機油粘度變化，使潤滑性能變差；柴油機的充分效果降低、動(dòng)力性和經(jīng)濟性破壞等。柴油機的冷卻方式有水冷和風(fēng)冷。它主要由水泵、風(fēng)扇、散熱器、節溫器等零件組成。

⑥ 啟動(dòng)系。啟動(dòng)系的功用是，使柴油機由靜止狀態(tài)迅速的進(jìn)入自動(dòng)運行狀態(tài)。除小功率、單缸柴油機外，目前工程建設機械用的柴油機均用電動(dòng)機啟動(dòng)，因此柴油機電啟動(dòng)系主要由蓄電池、發(fā)動(dòng)機、電動(dòng)機、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)等組成。

1.2減震系統

減震系統由發(fā)動(dòng)機支腿、減震墊、固定座組成，通過(guò)螺栓連接在一起，見(jiàn)圖3—5。

圖3-5 減震系統

1、4-發(fā)動(dòng)機支腿 2、5-減震墊 3、6-固定座

1.3傳動(dòng)系統

傳動(dòng)系統由飛輪、端蓋、軸、聯(lián)軸器組成，通過(guò)螺栓連接在一起，見(jiàn)圖3-6。

圖3-6 傳動(dòng)系統

1-飛輪 2-端蓋 3-軸 4-聯(lián)軸器

1.4油門(mén)控制系統

油門(mén)控制系統由步進(jìn)電機、曲柄總成、熄火裝置、連桿、油門(mén)擺桿組成，見(jiàn)圖3-7。

圖3-7 油門(mén)控制機構

1- 步進(jìn)電機 2-曲柄總成 3-熄火裝置 4-連桿 5-油門(mén)擺桿

1.5排氣系統

排氣系統由渦輪增壓器、防燙護罩、排氣管、消聲器、消聲器支架、引水膠管組成，見(jiàn)圖3-8。

圖3-8 排氣系統圖

1-渦輪增壓器 2-防燙護罩 3-排氣管 4-消音器 5-支架 6-引水膠管

1.6進(jìn)氣系統

進(jìn)氣系統由空濾支架、空氣過(guò)濾器（有些機器還包括空氣預濾器）、中冷器、進(jìn)氣管、渦輪增壓器組成，見(jiàn)圖3-9。

圖3-9 進(jìn)氣系統圖

1-空濾支架 2-空氣過(guò)濾器 3-中冷器 4、5、6-進(jìn)氣管 7-渦輪增壓器

1.7燃油系統

燃油系統由燃油箱、油水分離器、柴油粗濾器、柴油精濾器、輸油管組成，見(jiàn)圖3-10。

圖3-10 燃油系統圖

1-柴油精濾器 2-燃油箱 3-燃油粗濾器 4-油水分離器

2 傳動(dòng)系統

單斗液壓挖掘機的傳動(dòng)系統將柴油機的輸出動(dòng)力通過(guò)液壓系統傳遞給工作裝置、回轉裝置和行走機構等，見(jiàn)圖3-11。

3 回轉機構

回轉機構使工作裝置及上部轉臺向左或向右回轉，以便進(jìn)行挖掘和卸料。單斗液壓挖掘機的回轉裝置必須能把轉臺支撐在機架上，不能傾斜并使回轉輕便靈活。為此，單斗液壓挖掘機都設有回轉支撐裝置(起支撐作用)和回轉傳動(dòng)裝置(驅動(dòng)轉臺回轉)，它們被統稱(chēng)為回轉裝置，見(jiàn)圖3-12。

3.1 回轉支撐

單斗液壓挖掘機用回轉支撐的結構型式，實(shí)現上部平臺的回轉，回轉支撐按結構形式分為轉柱式和滾動(dòng)軸承式等兩種，見(jiàn)圖3-13、圖3-14、圖3-15。

3.2 回轉傳動(dòng)

全回轉液壓挖掘機回轉裝置的傳動(dòng)型式有直接傳動(dòng)和間接傳動(dòng)兩種。

1)直接傳動(dòng)。在低速大扭矩液壓馬達的輸出軸上安裝驅動(dòng)小齒輪，與回轉齒圈嚙合?，F在挖掘機一般都不采用這種結構型式。

2)間接傳動(dòng)。由高速液壓馬達經(jīng)齒輪減速器帶動(dòng)回轉齒圈的間接傳動(dòng)結構型式。這種傳動(dòng)型式結構緊湊，具有較大的傳動(dòng)比，且齒輪的受力情況較好。軸向柱塞液壓馬達與同類(lèi)型液壓油泵的結構基本相同，許多零件可以通用，便于制造及維修，從而降低了成本。

4 行走機構

行走機構支撐挖掘機的整機質(zhì)量并完成行走任務(wù)。

1-履帶；2-行走馬達及驅動(dòng)輪；3-托鏈輪；4-X型車(chē)架；支重輪

單斗液壓挖掘機的履帶式行走機構的基本結構與其他履帶式機構的大致相同，但它多采用兩個(gè)液壓馬達各自驅動(dòng)一條履帶，見(jiàn)圖3-16。與回轉裝置的傳動(dòng)相似，可用高速小扭矩馬達或低速大扭矩馬達。兩個(gè)液壓馬達同方向旋轉時(shí)挖掘機將直線(xiàn)行駛；若只向一個(gè)液壓馬達供油，并將另一個(gè)液壓馬達制動(dòng)，挖掘機則繞制動(dòng)一側的履帶轉向；若使左、右兩液壓馬達反向旋轉，挖掘機將進(jìn)行原地轉向。

行走機構的各零部件都安裝在整體式行走架上。液壓泵輸出的壓力油經(jīng)多路換向閥和中央回轉接頭進(jìn)入行走液壓馬達，該馬達將壓力能轉變?yōu)檩敵雠ぞ睾?，通過(guò)齒輪減速器傳給驅動(dòng)輪，最終卷繞履帶以實(shí)現挖掘機的行走。

單斗液壓挖掘機大都采用組合式結構履帶和平板型履帶板—沒(méi)有明顯履剌，雖附著(zhù)性能差，但堅固耐用，對路面破壞性小，適用于堅硬巖石地面作業(yè)或經(jīng)常轉場(chǎng)的作業(yè)。也有采用三履刺型履帶板，接地面積較大，履刺切入土壤深度較淺，適宜于挖掘機采石作業(yè)。實(shí)行標準化后規定挖掘機采用質(zhì)量輕、強度高、結構簡(jiǎn)單和價(jià)格較低的軋制履帶板。專(zhuān)用于沼澤地的三角形履帶板可降低接地比壓，提高挖掘機在松軟地面上的通過(guò)能力。

單斗液壓挖掘機的驅動(dòng)輪均采用整體鑄件，能與履帶正確嚙合、傳動(dòng)平衡。挖掘機行走時(shí)驅動(dòng)輪應位于后部，使履帶的張緊段較短，減少履帶的摩擦、磨損和功率消耗。

每條履帶都設有張緊裝置，以調整履帶的張緊度，減少履帶的振動(dòng)噪聲、摩擦、磨損及功率損失，見(jiàn)圖3-17。目前單斗液壓挖掘機都采用液壓張緊結構。其液壓缸置于緩沖彈簧內部，減小了外形尺寸。

5 工作裝置

液壓挖掘機工作裝置的種類(lèi)繁多(可達100余種)，目前工程建設中應用最多的是反鏟和破碎器。

鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機最常用的結構型式，動(dòng)臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接，見(jiàn)圖3-18，在液壓缸的作用下各部件繞鉸點(diǎn)擺動(dòng)，完成挖掘、提升和卸土等動(dòng)作。

5.1 動(dòng)臂

動(dòng)臂是反鏟的主要部件，其結構有整體式和組合式兩種。

整體式動(dòng)臂的優(yōu)點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕而剛度大。其缺點(diǎn)是更換的工作裝置少，通用性較差。多用于長(cháng)期作業(yè)條件相似的挖掘機上。整體式動(dòng)臂又可分為直動(dòng)臂和彎動(dòng)臂兩種。其中的直動(dòng)臂結構簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、制造方便，主要用于懸掛式液壓挖掘機，但它不能使挖掘機獲得較大的挖掘深度，不適用于通用挖掘機；彎動(dòng)臂是目前應用最廣泛的結構型式，與同長(cháng)度的直動(dòng)臂相比，可以使挖掘機有較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這正符合挖掘機反鏟作業(yè)的要求。

5.2 鏟斗

5.2.1 基本要求

1)鏟斗的縱向剖面形狀應適應挖掘過(guò)程各種物料在斗中運動(dòng)規律，有利于物料的流動(dòng)，使裝土阻力最小，有利于將鏟斗充滿(mǎn)。

2)裝設斗齒，以增大鏟斗對挖掘物料的線(xiàn)比壓，斗齒及斗形參數具有較小的單位切削阻力，便于切入及破碎土壤。斗齒應耐磨、易于更換。

3)為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，斗寬與物料直徑之比應大于4：1。

4)物料易于卸凈，縮短卸載時(shí)間，并提高鏟斗有效容積。

5.2.2 結構

反鏟用的鏟斗形狀、尺寸與其作業(yè)對象有很大關(guān)系。為了滿(mǎn)足各種挖掘作業(yè)的需要，在同一臺挖掘機上可配以多種結構型式的鏟斗，見(jiàn)圖3-19、圖3-20分別為反鏟用鏟斗的基本形式和常用形式。鏟斗的斗齒采用裝配式，其形式有橡膠卡銷(xiāo)式和螺栓連接式，如圖2-5所示。

鏟斗與液壓缸連接的結構型式有四連桿機構和六連桿機構，如圖2-6所示。其中的四連桿機構連孥方式是鏟斗直接鉸接于液壓缸，使鏟斗轉角較小，工作力矩變化較大；六連桿機構連接方式的特點(diǎn)是，在液壓缸活塞桿行程相同條件下，鏟斗可獲得較大轉角，并改善機構的傳動(dòng)特性。